JPH03151546A - スターリングエンジンのロツドシール装置 - Google Patents
スターリングエンジンのロツドシール装置Info
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- JPH03151546A JPH03151546A JP1289393A JP28939389A JPH03151546A JP H03151546 A JPH03151546 A JP H03151546A JP 1289393 A JP1289393 A JP 1289393A JP 28939389 A JP28939389 A JP 28939389A JP H03151546 A JPH03151546 A JP H03151546A
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- chamber
- space
- intermediate chamber
- stirling engine
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- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 21
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 20
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 17
- 230000006835 compression Effects 0.000 abstract description 27
- 238000007906 compression Methods 0.000 abstract description 27
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 abstract description 11
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 2
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005338 heat storage Methods 0.000 description 1
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
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- F02G1/044—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines having at least two working members, e.g. pistons, delivering power output
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
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- F02G1/045—Controlling
- F02G1/05—Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2244/00—Machines having two pistons
- F02G2244/02—Single-acting two piston engines
- F02G2244/06—Single-acting two piston engines of stationary cylinder type
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/03—Stem seals
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/85—Crankshafts
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
- Sealing Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明は、オイルの作動空間への上がりを防止させてい
るスターリングニシジンのロッドシール装置に関する。
るスターリングニシジンのロッドシール装置に関する。
（従来の技術）
従来のこの種のスターリングエンジンのロッドシール装
置として、特開昭６４−８７８５４号公報に示されるも
のがある。このものは、作動ピストンと該作動ピストン
にロッドを介して連結される出力取出機構との間にて、
固定部材にそのシール部が出力取出機構側から作動ピス
トン側への流体の移動に対し高い密封能力を有してロッ
ドに接するように第１のシール部材を支持させると共に
、該第１のシール部材と作動ピストンとの間にて、固定
部材にそのシール部が前記作動ピストン側から出力取出
機構側への流体の移動に対し高い密封能力を有してロッ
ドに接して固定部材内に第１のシール部材との間で空間
を形成する第２のシール部材を支持させて、両シール部
材間に形成される空間を作動ピストンの背面空間の圧力
変動の最低圧力に維持し、出力取出機構側から作動ピス
トン側へのオイルの上がりを防止している。
置として、特開昭６４−８７８５４号公報に示されるも
のがある。このものは、作動ピストンと該作動ピストン
にロッドを介して連結される出力取出機構との間にて、
固定部材にそのシール部が出力取出機構側から作動ピス
トン側への流体の移動に対し高い密封能力を有してロッ
ドに接するように第１のシール部材を支持させると共に
、該第１のシール部材と作動ピストンとの間にて、固定
部材にそのシール部が前記作動ピストン側から出力取出
機構側への流体の移動に対し高い密封能力を有してロッ
ドに接して固定部材内に第１のシール部材との間で空間
を形成する第２のシール部材を支持させて、両シール部
材間に形成される空間を作動ピストンの背面空間の圧力
変動の最低圧力に維持し、出力取出機構側から作動ピス
トン側へのオイルの上がりを防止している。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、上記した従来の装置においては、以下の
ような問題を有する。
ような問題を有する。
即ち、第１のシール部材は出力取出機構側から作動ピス
トン側への流体の移動に対し高い密封能力を有するもの
の、油膜厚さ分のオイルはロッドの外周上に残存したま
ま、第２のシール部材側へ移動する。ところが、第２の
シール部材は第１のシール部材の逆の性質を有していて
、作動ピストン側から出力取出機構側への流体の移動に
対し高い密封能力を有しその逆には高い密封能力を有し
てしないため、両シール部材間の距離を作動ピストンの
ストローク以上太き（しなければ、作動ピストンの上死
点への移動時に第２のシール部材を通過して作動ピスト
ンの背面の空間内に侵入したロッド外周上の油膜が作動
ピストンの下死点への移動時に第２のシール部材に作動
ピストンの背面の空間内にかき落とされる。所謂ポンプ
アップ現象が生じる。そのため、このポンプアップ現象
を防止するために、両シール部材間の距離を大きくする
必要があり、その結果スターリングエンジンの大型化を
招く。
トン側への流体の移動に対し高い密封能力を有するもの
の、油膜厚さ分のオイルはロッドの外周上に残存したま
ま、第２のシール部材側へ移動する。ところが、第２の
シール部材は第１のシール部材の逆の性質を有していて
、作動ピストン側から出力取出機構側への流体の移動に
対し高い密封能力を有しその逆には高い密封能力を有し
てしないため、両シール部材間の距離を作動ピストンの
ストローク以上太き（しなければ、作動ピストンの上死
点への移動時に第２のシール部材を通過して作動ピスト
ンの背面の空間内に侵入したロッド外周上の油膜が作動
ピストンの下死点への移動時に第２のシール部材に作動
ピストンの背面の空間内にかき落とされる。所謂ポンプ
アップ現象が生じる。そのため、このポンプアップ現象
を防止するために、両シール部材間の距離を大きくする
必要があり、その結果スターリングエンジンの大型化を
招く。
また、両シール部材間に形成される空間を作動ピストン
の背面空間の圧力変動の最低圧力に維持しているため、
例えば、当該スターリングエンジンの最低圧力運転時か
ら最高圧力運転時に変化させた場合、第１．第２のシー
ル部材に必要以上に大きな圧力が作用してしまい、両シ
ール部材の耐久性が低下すると共に、ロッドの摺動抵抗
も著しく増大してしまう。
の背面空間の圧力変動の最低圧力に維持しているため、
例えば、当該スターリングエンジンの最低圧力運転時か
ら最高圧力運転時に変化させた場合、第１．第２のシー
ル部材に必要以上に大きな圧力が作用してしまい、両シ
ール部材の耐久性が低下すると共に、ロッドの摺動抵抗
も著しく増大してしまう。
そこで本発明は、当該スターリングエンジンにおいて、
エンジンの大型化及びシール部材の耐久性の低下等を招
くことなく、出力取出機構側から作動ピストン側へのオ
イルの上がりを防止することを、その技術的課題とする
。
エンジンの大型化及びシール部材の耐久性の低下等を招
くことなく、出力取出機構側から作動ピストン側へのオ
イルの上がりを防止することを、その技術的課題とする
。
（課題を解決するための手段）
上記した技術的課題を解決するための手段は、当該スタ
ーリングエンジンのロッドシール装置ヲ、作動空間を画
成するスターリングエンジン用作動ピストンとその出力
取出機構とを連結させるロッドと、該ロッドを軸受部材
を介して気密的に支承する中間部材と、前記作動ピスト
ンと前記中間部材との間に位置し且つそのシール部が前
記出力取出機構側から前記作動ピストン側への流体の移
動に対し高い密封能力を有して前記ロッドに気密的に接
するように前記中間部材に支持されたシール部材と、該
シール部材と前記作動ピストンとの間に形成される中間
室から前記シール部材と前記中間部材との間に形成され
る圧力室への流体の流通を許容し、前記圧力室から前記
中間室への流体の流通を阻止する第１の一方向弁と、前
記圧力室内の圧力と前記出力取出機構を収容する空間の
圧力との差圧が所定圧以上になると開弁して前記圧力室
内の圧力を前記空間に解放するリリーフ弁とを備えてな
る構成とすることである。
ーリングエンジンのロッドシール装置ヲ、作動空間を画
成するスターリングエンジン用作動ピストンとその出力
取出機構とを連結させるロッドと、該ロッドを軸受部材
を介して気密的に支承する中間部材と、前記作動ピスト
ンと前記中間部材との間に位置し且つそのシール部が前
記出力取出機構側から前記作動ピストン側への流体の移
動に対し高い密封能力を有して前記ロッドに気密的に接
するように前記中間部材に支持されたシール部材と、該
シール部材と前記作動ピストンとの間に形成される中間
室から前記シール部材と前記中間部材との間に形成され
る圧力室への流体の流通を許容し、前記圧力室から前記
中間室への流体の流通を阻止する第１の一方向弁と、前
記圧力室内の圧力と前記出力取出機構を収容する空間の
圧力との差圧が所定圧以上になると開弁して前記圧力室
内の圧力を前記空間に解放するリリーフ弁とを備えてな
る構成とすることである。
上記したスターリングエンジンのロッドシール装置は、
前記空間から前記中間室への流体の流通を許容し、前記
中間室から前記空間への流体の流通を阻止する第２の一
方向弁を介して前記空間と前記中間室とを連通させ、前
記リリーフ弁をスターリングエンジンの最高圧力運転時
における前記中間室の最高圧力と最低圧力との差圧以上
になった時に、開弁するようにしても良い。
前記空間から前記中間室への流体の流通を許容し、前記
中間室から前記空間への流体の流通を阻止する第２の一
方向弁を介して前記空間と前記中間室とを連通させ、前
記リリーフ弁をスターリングエンジンの最高圧力運転時
における前記中間室の最高圧力と最低圧力との差圧以上
になった時に、開弁するようにしても良い。
もしくは、前記空間と前記作動空間もしくは前記中間室
とを絞りを介して連通させ、前記リリーフ弁をスターリ
ングエンジンの最高圧力運転時における前記中間室の最
高圧力と前記作動空間の平均圧力との差圧以上になった
時に、開弁するようにしても良い。
とを絞りを介して連通させ、前記リリーフ弁をスターリ
ングエンジンの最高圧力運転時における前記中間室の最
高圧力と前記作動空間の平均圧力との差圧以上になった
時に、開弁するようにしても良い。
（作用）
上記した手段によれば、第１の一方向弁により圧力室内
の圧力は中間室の圧力変動の最高圧力に維持される。そ
のため、圧力室内の圧力を中間室内の圧力に対し同一か
又は大きくする（シール部材のシール圧をばねによる緊
迫力か又はそれ以上）ことができ、スターリングエンジ
ンの大型化を招くことなく、出力取出機構側から作動ピ
ストン側へのオイルの上がりを防止することができる。
の圧力は中間室の圧力変動の最高圧力に維持される。そ
のため、圧力室内の圧力を中間室内の圧力に対し同一か
又は大きくする（シール部材のシール圧をばねによる緊
迫力か又はそれ以上）ことができ、スターリングエンジ
ンの大型化を招くことなく、出力取出機構側から作動ピ
ストン側へのオイルの上がりを防止することができる。
また、出力取出機構が収容される空間と圧力室との差圧
が所定圧（スターリングエンジンの最高圧力運転時にお
ける中間室の最高圧力と最低圧力との差圧もしくは、ス
ターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室の
最高圧力と作動空間の平均圧力との差圧）以上になると
リリーフ弁が開弁して圧力室内の圧力が前記空間に解放
されるので、常に圧力室内の圧力を中間室内の圧力に対
し同一か又は大きく保持した状態にて上記したようにオ
イルの上がりを防止しつつ、必要以上に大きな圧力がシ
ール部材に作用することが防止される。
が所定圧（スターリングエンジンの最高圧力運転時にお
ける中間室の最高圧力と最低圧力との差圧もしくは、ス
ターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室の
最高圧力と作動空間の平均圧力との差圧）以上になると
リリーフ弁が開弁して圧力室内の圧力が前記空間に解放
されるので、常に圧力室内の圧力を中間室内の圧力に対
し同一か又は大きく保持した状態にて上記したようにオ
イルの上がりを防止しつつ、必要以上に大きな圧力がシ
ール部材に作用することが防止される。
（実施例）
以下、本発明に従ったスターリングエンジンのロッドシ
ール装置の一実施例を図面に基づき説明する。
ール装置の一実施例を図面に基づき説明する。
第１図において、スターリングエンジン１０は膨張シリ
ンダ１１と圧縮シリンダ１２を備えており、各シリンダ
１１．１２には夫々膨張ピストン１３及び圧縮ピストン
１４が気密的に摺動可能に嵌挿されている。膨張ピスト
ン１３は、膨張シリンダｌｌ内にそのヘッド部側にて膨
張室１５を画定していると共に、圧縮ピストン１４は、
圧縮シリンダ１２内にそのヘッド部側にて圧縮室１６を
画成している。膨張室１５と圧縮室１６とは、膨張室１
５側から順次ヒータ（高温熱交換器）１７、蓄熱器１８
及び放熱器（低温熱交換器）１９を介して連通されてお
り、これにより膨張室１５と圧縮室１６との間にＨｅガ
ス等の作動ガスが密封される作動空間が形成されている
。
ンダ１１と圧縮シリンダ１２を備えており、各シリンダ
１１．１２には夫々膨張ピストン１３及び圧縮ピストン
１４が気密的に摺動可能に嵌挿されている。膨張ピスト
ン１３は、膨張シリンダｌｌ内にそのヘッド部側にて膨
張室１５を画定していると共に、圧縮ピストン１４は、
圧縮シリンダ１２内にそのヘッド部側にて圧縮室１６を
画成している。膨張室１５と圧縮室１６とは、膨張室１
５側から順次ヒータ（高温熱交換器）１７、蓄熱器１８
及び放熱器（低温熱交換器）１９を介して連通されてお
り、これにより膨張室１５と圧縮室１６との間にＨｅガ
ス等の作動ガスが密封される作動空間が形成されている
。
膨張ピストン１３は、ロッド２０を介して、クランクケ
ース２１に形成されるクランク室２２内に収容されるク
ランクシャフト２３に連結されている。尚、ロッド２０
の振れ即ち膨張ピストン１３の振れは、第２図に示すよ
うに膨張ピストン１３の背面側とクランクケース２１間
に介装された中間部材２４に設けられロッド２０の外周
面に液密的に摺接する軸受部材２５により規制されるよ
うになっている。また、圧縮ピストン１４も膨張ピスト
ン１３と同様にロッド２６を介してクランクシャフト２
３に連結されており、ロッド２６の振れ即ち圧縮ピスト
ン１４の振れは、圧縮ピストン１４の背面側とクランク
ケース２１間に介装された中間部材２７に設けられてロ
ッド２６の外周面に液密的に摺接する軸受部材２８によ
り規制されている。これにより、両ピストン１３．１４
はクランクシャフト２３の回転に応して各シリンダ１１
．１２内を往復動されると共に、膨張ピストン１３は圧
縮ピストン１４よりも進んだ所定の位相差で往復動され
る。
ース２１に形成されるクランク室２２内に収容されるク
ランクシャフト２３に連結されている。尚、ロッド２０
の振れ即ち膨張ピストン１３の振れは、第２図に示すよ
うに膨張ピストン１３の背面側とクランクケース２１間
に介装された中間部材２４に設けられロッド２０の外周
面に液密的に摺接する軸受部材２５により規制されるよ
うになっている。また、圧縮ピストン１４も膨張ピスト
ン１３と同様にロッド２６を介してクランクシャフト２
３に連結されており、ロッド２６の振れ即ち圧縮ピスト
ン１４の振れは、圧縮ピストン１４の背面側とクランク
ケース２１間に介装された中間部材２７に設けられてロ
ッド２６の外周面に液密的に摺接する軸受部材２８によ
り規制されている。これにより、両ピストン１３．１４
はクランクシャフト２３の回転に応して各シリンダ１１
．１２内を往復動されると共に、膨張ピストン１３は圧
縮ピストン１４よりも進んだ所定の位相差で往復動され
る。
圧縮室１Ｇには、最高圧カライン４２及び最低圧カライ
ン４３を介して圧力タンク４４に連通されている。最高
圧カライン４２は、圧縮室１４から圧力タンク４４への
作動ガスの流通を許容し、圧力タンク４４から圧縮室１
４への作動ガスの流通を阻止する一方向弁と該一方向弁
と圧力タンク４４間に介装された減圧弁とから構成され
ており、また最低圧カライン４３は最高圧カライン４２
と並列に設けられ、圧縮室１４から圧力タンク４４への
作動ガスの流通を阻止し、圧力タンク４４から圧縮室１
４への作動ガスの流通を許容する一方向弁と該一方向弁
と圧力タンク４４間に介装された増圧弁とから構成され
ている。これにより、減圧弁を開弁することにより、作
動空間内の作動ガスが圧力タンク４４内へ流動されて作
動空間内の作動ガスの平均圧力が低下し出力が低下せし
められ、また増圧弁を開弁することにより、圧力タンク
４４内の作動ガスが作動空間内へ流動されて作動空間内
の作動ガスの平均圧力が増大し出力が増大される。
ン４３を介して圧力タンク４４に連通されている。最高
圧カライン４２は、圧縮室１４から圧力タンク４４への
作動ガスの流通を許容し、圧力タンク４４から圧縮室１
４への作動ガスの流通を阻止する一方向弁と該一方向弁
と圧力タンク４４間に介装された減圧弁とから構成され
ており、また最低圧カライン４３は最高圧カライン４２
と並列に設けられ、圧縮室１４から圧力タンク４４への
作動ガスの流通を阻止し、圧力タンク４４から圧縮室１
４への作動ガスの流通を許容する一方向弁と該一方向弁
と圧力タンク４４間に介装された増圧弁とから構成され
ている。これにより、減圧弁を開弁することにより、作
動空間内の作動ガスが圧力タンク４４内へ流動されて作
動空間内の作動ガスの平均圧力が低下し出力が低下せし
められ、また増圧弁を開弁することにより、圧力タンク
４４内の作動ガスが作動空間内へ流動されて作動空間内
の作動ガスの平均圧力が増大し出力が増大される。
中間部材２４．２７には、そのリップ部（シール部）が
クランク室２２から膨張及び圧縮ピストン１３．１４側
への流体の移動に対し高い密封能力を有して各ロッド２
０，２６に液密的に接するように夫々オイルスクレーパ
シール（シール部材）２９．３０が支持されている。こ
れにより、中間部材２４ 、 ２７内にオイルスクレー
パシール２９．３０と軸受部材２５．２８間に密閉空間
である圧力室３１．３２が夫々形成されると共に、膨張
ピストン１３及び圧縮ピストン１４の背面と各オイルス
クレーパシール２９．３０間に夫々中間室３３．３４が
形成される。オイルスクレーパシール２９．３０は、第
２図に示すように、軸方向の一端部を中間部材２４．２
７の段部に係止されると共に軸方向の他端部を中間部材
２４．２７に嵌着されたリングにより係止されて軸方向
に移動不能に取付けられている。また、オイルスクレー
パシール２９．３０は、内周に形成されたリップ部をば
ねにより径方向内方へ付勢されており、所定の荷重で常
時ロッド２０，２６の外周面に液密的に摺接するように
なっている。尚、本実施例においては、各中間室３３．
３４はバッファタンク３５を介して連通されている。
クランク室２２から膨張及び圧縮ピストン１３．１４側
への流体の移動に対し高い密封能力を有して各ロッド２
０，２６に液密的に接するように夫々オイルスクレーパ
シール（シール部材）２９．３０が支持されている。こ
れにより、中間部材２４ 、 ２７内にオイルスクレー
パシール２９．３０と軸受部材２５．２８間に密閉空間
である圧力室３１．３２が夫々形成されると共に、膨張
ピストン１３及び圧縮ピストン１４の背面と各オイルス
クレーパシール２９．３０間に夫々中間室３３．３４が
形成される。オイルスクレーパシール２９．３０は、第
２図に示すように、軸方向の一端部を中間部材２４．２
７の段部に係止されると共に軸方向の他端部を中間部材
２４．２７に嵌着されたリングにより係止されて軸方向
に移動不能に取付けられている。また、オイルスクレー
パシール２９．３０は、内周に形成されたリップ部をば
ねにより径方向内方へ付勢されており、所定の荷重で常
時ロッド２０，２６の外周面に液密的に摺接するように
なっている。尚、本実施例においては、各中間室３３．
３４はバッファタンク３５を介して連通されている。
また、中間部材２４．２８には、各中間室３３３４から
各圧力室３１．３２への流体（作動ガス）の流通を許容
し、各圧力室３１．３２から中間室３３．３４への流体
の流通を阻止する第１の一方向弁３６．３７が設けられ
ている。この第１の一方向弁３６．３７は、中間室３３
．３４内の圧力が圧力室３１．３２内の圧力よりも大と
なると、直ちに中間室３３．３４内の圧力を圧力室３１
．３２内に導入し、再圧力をほぼ同圧又は中間室３３．
３４内の圧力く圧力室３１．３２内の圧力とさせる。（
圧力室３１．３２内の圧力を各ピストン１３．１４の往
復動により変動する中間室３３．３４内の圧力の最高圧
力とする）また更に、中間部材２４．２８には、圧力室
３１．３２内の圧力とクランク室２２内の圧力との差圧
が所定圧以上になると開弁して圧力室３１゜３２内の圧
力をクランク室２２に解放するリリーフ弁３８．３９が
設けられている。このリリーフ弁３８．３９は、ばね３
８ａ、３９ａにより所定の設定荷重で弁体３８ｂ、３９
ｂが圧力室３１゜３２側の弁座３８ｃ、３９ｃに向けて
付勢されており、圧力室３１．３２内の圧力により弁体
３８ｂ、３９ｂを弁座３８ｃ、３９ｃから離座（開弁）
させようとする力が、クランク室２２内の圧力が弁体を
弁座に着座させようとする（閉弁させる）力とばね３３
ａ、３９ａの所定の設定荷重との和よりも太き（なった
時に開弁して、圧力室３１３２内の圧力をクランク室２
２内に解放する。
各圧力室３１．３２への流体（作動ガス）の流通を許容
し、各圧力室３１．３２から中間室３３．３４への流体
の流通を阻止する第１の一方向弁３６．３７が設けられ
ている。この第１の一方向弁３６．３７は、中間室３３
．３４内の圧力が圧力室３１．３２内の圧力よりも大と
なると、直ちに中間室３３．３４内の圧力を圧力室３１
．３２内に導入し、再圧力をほぼ同圧又は中間室３３．
３４内の圧力く圧力室３１．３２内の圧力とさせる。（
圧力室３１．３２内の圧力を各ピストン１３．１４の往
復動により変動する中間室３３．３４内の圧力の最高圧
力とする）また更に、中間部材２４．２８には、圧力室
３１．３２内の圧力とクランク室２２内の圧力との差圧
が所定圧以上になると開弁して圧力室３１゜３２内の圧
力をクランク室２２に解放するリリーフ弁３８．３９が
設けられている。このリリーフ弁３８．３９は、ばね３
８ａ、３９ａにより所定の設定荷重で弁体３８ｂ、３９
ｂが圧力室３１゜３２側の弁座３８ｃ、３９ｃに向けて
付勢されており、圧力室３１．３２内の圧力により弁体
３８ｂ、３９ｂを弁座３８ｃ、３９ｃから離座（開弁）
させようとする力が、クランク室２２内の圧力が弁体を
弁座に着座させようとする（閉弁させる）力とばね３３
ａ、３９ａの所定の設定荷重との和よりも太き（なった
時に開弁して、圧力室３１３２内の圧力をクランク室２
２内に解放する。
しかして本実施例においては、バッファタンク３５から
クランク室２２への流体（作動ガス）の流通を阻止し、
クランク室２２からバッファタンク３５への流体の流通
を許容する第２の一方向弁４０及びフィルタ４１を介し
てバッファタンク３５がクランク室２２に連通されてい
る。これにより、クランク室２２内が各ピストン１３．
１４の往復動により変動する中間室３３．３４内の圧力
の最低圧力とされている。また、本実施例においては、
リリーフ弁３８．３９のばね３８ａ、３９ａの設定荷重
は、スターリングエンジンの最高圧力運転時（最低圧カ
ライン４３の増圧弁を全開にした状態）における中間室
３３．３４の最高圧力と最低圧力との差圧以上になった
時に、開弁するように設定されている。
クランク室２２への流体（作動ガス）の流通を阻止し、
クランク室２２からバッファタンク３５への流体の流通
を許容する第２の一方向弁４０及びフィルタ４１を介し
てバッファタンク３５がクランク室２２に連通されてい
る。これにより、クランク室２２内が各ピストン１３．
１４の往復動により変動する中間室３３．３４内の圧力
の最低圧力とされている。また、本実施例においては、
リリーフ弁３８．３９のばね３８ａ、３９ａの設定荷重
は、スターリングエンジンの最高圧力運転時（最低圧カ
ライン４３の増圧弁を全開にした状態）における中間室
３３．３４の最高圧力と最低圧力との差圧以上になった
時に、開弁するように設定されている。
以上の構成からなる本実施例の作用を説明する。
クランクシャフト２３の回転により各ピストン１３．１
４が往復動されると、高温熱交換器１７、蓄熱器１８及
び低温熱交換器１９の作用により作動空間内の作動ガス
の圧力が第３図にＡで示す波形の如く変動し始め、スタ
ーリングエンジンｌＯが自立運転を開始する。スターリ
ングエンジンｌＯが自立運転を開始すると、その出力が
クランクシャフト２３から外部に取り出される。
４が往復動されると、高温熱交換器１７、蓄熱器１８及
び低温熱交換器１９の作用により作動空間内の作動ガス
の圧力が第３図にＡで示す波形の如く変動し始め、スタ
ーリングエンジンｌＯが自立運転を開始する。スターリ
ングエンジンｌＯが自立運転を開始すると、その出力が
クランクシャフト２３から外部に取り出される。
作動空間内の作動ガスの圧力が第３図にＡで示す波形の
如く変動し始めると、中間室３３．３４内の圧力が第３
図にＢで示す波形の如く、変動する。この中間室３３．
３４の圧力変動はオイルスクレーパシール２９．３０の
リップ部を撓ませ、クランク室２２内のオイルの中間室
３３．３４側への上がりをひき起こす。それが、本実施
例においては、第１の一方向弁３６．３７により圧力室
３１．３２内の圧力が第３図にＣで示す如（、中間室３
３．３４の圧力変動の最高圧力に維持されている。その
ため、圧力室３１．３２内の圧力を中間室３３．３４内
の圧力に対し同一か又は大きくする（オイルスクレーパ
シール２９．３０のシール圧をばねによる緊迫力か又は
それ以上）ことができ、スターリングエンジンの大型化
を招くことなく、クランク室２２から中間室３３．３４
へのオイルの上がりを防止することができる。
如く変動し始めると、中間室３３．３４内の圧力が第３
図にＢで示す波形の如く、変動する。この中間室３３．
３４の圧力変動はオイルスクレーパシール２９．３０の
リップ部を撓ませ、クランク室２２内のオイルの中間室
３３．３４側への上がりをひき起こす。それが、本実施
例においては、第１の一方向弁３６．３７により圧力室
３１．３２内の圧力が第３図にＣで示す如（、中間室３
３．３４の圧力変動の最高圧力に維持されている。その
ため、圧力室３１．３２内の圧力を中間室３３．３４内
の圧力に対し同一か又は大きくする（オイルスクレーパ
シール２９．３０のシール圧をばねによる緊迫力か又は
それ以上）ことができ、スターリングエンジンの大型化
を招くことなく、クランク室２２から中間室３３．３４
へのオイルの上がりを防止することができる。
しかして、スターリングエンジンＩＯは上記したように
作動空間が最高圧カライン４２及び最低圧カライン４３
を介して圧力タンク４４へ選択的に連通されて、作動空
間内の作動ガスの平均圧力を変化させることにより出力
が制御される。そして、この作動空間内の作動ガスの平
均圧力の変化は、中間室３３．３４内の平均圧力を変化
させる。
作動空間が最高圧カライン４２及び最低圧カライン４３
を介して圧力タンク４４へ選択的に連通されて、作動空
間内の作動ガスの平均圧力を変化させることにより出力
が制御される。そして、この作動空間内の作動ガスの平
均圧力の変化は、中間室３３．３４内の平均圧力を変化
させる。
そのため、最高出力を得るためにスターリングエンジン
を最高圧力運転した後、出力を最低出力まで低下させた
とすると、圧力室３１．３２内の圧力が最高圧力運転時
における中間室３１．３２内の最高圧力に維持されたま
ま、中間室３１．３２内の圧力が低下し、その結果、オ
イルスクレーパシール２９．３０に必要以上の大きな圧
力が付与されて、オイルスクレーパシール２９．３０の
耐久性を低下させる。それが、本実施例においては、第
３図にＤで示す如く、クランク室２２内の圧力が第２の
一方向弁４０により中間室３３．３４の圧力の最低圧力
とされると共に、クランク室２２内の圧力と圧力室３１
．３２内の圧力との差圧がスターリングエンジンの最高
圧力運転時における中間室３３．３４の最高圧力と最低
圧力との差圧以上になるとリリーフ弁３８．３９が開弁
して圧力室３１．３２内の圧力がクランク室２２に解放
されるようにリリーフ弁３８．３９の開弁圧が設定され
ているので、上記したような時には、リリーフ弁３８．
３９が開弁してクランク室２２内の圧力と圧力室３１．
３２内の圧力との差圧がスターリングエンジンの最高圧
力運転時における中間室３３．３４の最高圧力と最低圧
力との差圧未満になるように、圧力室３１．３２内の圧
力がクランク室２２内に排除される。よって、常に圧力
室３１．３２内の圧力を中間室３３．３４内の圧力より
も大きく保持した状態にて上記したようにオイルの上が
りを防止しつつ、必要以上に大きな圧力がオイルスクレ
ーパシール２９．３０に作用することが防止され、オイ
ルスクレーパシール２９．３０の耐久性が向上される。
を最高圧力運転した後、出力を最低出力まで低下させた
とすると、圧力室３１．３２内の圧力が最高圧力運転時
における中間室３１．３２内の最高圧力に維持されたま
ま、中間室３１．３２内の圧力が低下し、その結果、オ
イルスクレーパシール２９．３０に必要以上の大きな圧
力が付与されて、オイルスクレーパシール２９．３０の
耐久性を低下させる。それが、本実施例においては、第
３図にＤで示す如く、クランク室２２内の圧力が第２の
一方向弁４０により中間室３３．３４の圧力の最低圧力
とされると共に、クランク室２２内の圧力と圧力室３１
．３２内の圧力との差圧がスターリングエンジンの最高
圧力運転時における中間室３３．３４の最高圧力と最低
圧力との差圧以上になるとリリーフ弁３８．３９が開弁
して圧力室３１．３２内の圧力がクランク室２２に解放
されるようにリリーフ弁３８．３９の開弁圧が設定され
ているので、上記したような時には、リリーフ弁３８．
３９が開弁してクランク室２２内の圧力と圧力室３１．
３２内の圧力との差圧がスターリングエンジンの最高圧
力運転時における中間室３３．３４の最高圧力と最低圧
力との差圧未満になるように、圧力室３１．３２内の圧
力がクランク室２２内に排除される。よって、常に圧力
室３１．３２内の圧力を中間室３３．３４内の圧力より
も大きく保持した状態にて上記したようにオイルの上が
りを防止しつつ、必要以上に大きな圧力がオイルスクレ
ーパシール２９．３０に作用することが防止され、オイ
ルスクレーパシール２９．３０の耐久性が向上される。
尚、圧力室３１．３２内にてオイルスクレーパシール２
９．３０より掻き落とされたオイルは圧力（作動ガス）
と共に圧力室３１．３２内の圧力に変化を与えることな
（リリーフ弁３８．３９からクランク室２２内に戻れさ
れる。
９．３０より掻き落とされたオイルは圧力（作動ガス）
と共に圧力室３１．３２内の圧力に変化を与えることな
（リリーフ弁３８．３９からクランク室２２内に戻れさ
れる。
また、本実施例においては、クランク室２２内の圧力が
第２の一方向弁４０により常に中間室３３．３４の圧力
の最低圧力とされるため、クランクケース２１に大きな
強度が必要とされることがなく、それによりクランクケ
ース２１の肉厚を薄肉化することができて当該スターリ
ングエンジンの小型化及び重量低減を図ることができる
。
第２の一方向弁４０により常に中間室３３．３４の圧力
の最低圧力とされるため、クランクケース２１に大きな
強度が必要とされることがなく、それによりクランクケ
ース２１の肉厚を薄肉化することができて当該スターリ
ングエンジンの小型化及び重量低減を図ることができる
。
（変形実施例）
上記した実施例においては、クランク室２２から中間室
３３．３４への流体の流通を許容し、中間室３３．３４
からクランク室２２への流体の流通を阻止する第２の一
方向弁４０を介してクランク室２２と中間室３３．３４
とを連通させ、常にクランク室２２内の圧力を中間室３
３．３４の最低圧力に維持し、リリーフ弁３８．３９を
スターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室
３３．３４の最高圧力と最低圧力との差圧以上になった
時に、開弁するようにしたが、クランク室２２と作動空
間もしくは中間室３３．３４とを絞りを介して連通させ
、常にクランク室２２内の圧力を作動空間（中間室３３
．３４）の平均圧力に維持し、リリーフ弁３８．３９を
スターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室
３３，３４の最高圧力と作動空間（中間室３３．３４）
の平均圧力との差圧以上になった時に、開弁するように
構成しても良い。そして、リリーフ弁３８゜３９のばね
３８ａ、３９ａの設定荷重は、スターリングエンジンの
最高圧力運転時における中間室３３．３４の最高圧力と
作動空間（中間室３３゜３４）の平均圧との差圧以上に
なった時に、開弁するように設定する。
３３．３４への流体の流通を許容し、中間室３３．３４
からクランク室２２への流体の流通を阻止する第２の一
方向弁４０を介してクランク室２２と中間室３３．３４
とを連通させ、常にクランク室２２内の圧力を中間室３
３．３４の最低圧力に維持し、リリーフ弁３８．３９を
スターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室
３３．３４の最高圧力と最低圧力との差圧以上になった
時に、開弁するようにしたが、クランク室２２と作動空
間もしくは中間室３３．３４とを絞りを介して連通させ
、常にクランク室２２内の圧力を作動空間（中間室３３
．３４）の平均圧力に維持し、リリーフ弁３８．３９を
スターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室
３３，３４の最高圧力と作動空間（中間室３３．３４）
の平均圧力との差圧以上になった時に、開弁するように
構成しても良い。そして、リリーフ弁３８゜３９のばね
３８ａ、３９ａの設定荷重は、スターリングエンジンの
最高圧力運転時における中間室３３．３４の最高圧力と
作動空間（中間室３３゜３４）の平均圧との差圧以上に
なった時に、開弁するように設定する。
これによれば、上記した実施例と同様に第１の一方向弁
３６．３７により圧力室３１．３２内の圧力は中間室３
３．３４の圧力変動の最高圧力に維持されるため、圧力
室３１．３２内の圧力を中間室３３．３４内の圧力に対
し同一か又は大きくすることができ、スターリングエン
ジンの大型化を招くことなく、クランク室２１から中間
室３３３４へのオイルの上がりを防止することができる
。
３６．３７により圧力室３１．３２内の圧力は中間室３
３．３４の圧力変動の最高圧力に維持されるため、圧力
室３１．３２内の圧力を中間室３３．３４内の圧力に対
し同一か又は大きくすることができ、スターリングエン
ジンの大型化を招くことなく、クランク室２１から中間
室３３３４へのオイルの上がりを防止することができる
。
また、クランク室２２と圧力室３１．３２との差圧がス
ターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室３
３．３４の最高圧力と作動空間（中間室３３．３４）の
平均圧力との差圧以上になるとリリーフ弁が開弁して圧
力室３１．３２内の圧力がクランク室２２に解放される
ので、常に圧力室３１．３２内の圧力を中間室３３．３
４内の圧力よりも大きく保持した状態にて上記したよう
にオイルの上がりを防止しつつ、必要以上に大きな圧力
がオイルスクレーバシール２９．３０に作用することが
防止でき、耐久性が向上される。
ターリングエンジンの最高圧力運転時における中間室３
３．３４の最高圧力と作動空間（中間室３３．３４）の
平均圧力との差圧以上になるとリリーフ弁が開弁して圧
力室３１．３２内の圧力がクランク室２２に解放される
ので、常に圧力室３１．３２内の圧力を中間室３３．３
４内の圧力よりも大きく保持した状態にて上記したよう
にオイルの上がりを防止しつつ、必要以上に大きな圧力
がオイルスクレーバシール２９．３０に作用することが
防止でき、耐久性が向上される。
〔発明の効果］
以上説明したように、本発明によれば、エンジンの大型
化を招くことなく、且つシール部材の耐久性が低下する
ことなく、出力取出機構側から作動ピストン側へのオイ
ルの上がりを防止することができ、オイル消費量を低減
させ且つ作動ガスへの混入による出力低下を防止するこ
とができる。
化を招くことなく、且つシール部材の耐久性が低下する
ことなく、出力取出機構側から作動ピストン側へのオイ
ルの上がりを防止することができ、オイル消費量を低減
させ且つ作動ガスへの混入による出力低下を防止するこ
とができる。
第１図は本発明に従ったスターリングエンジンのロッド
シール装置の一実施例を示す断面図、第２図は、第１図
における中間部材部分の拡大断面図、第３図は第１図に
示す実施例における作動空間、中間室、圧力室及びクラ
ンク室の圧力変動を示す特性である。 ｌＯ・・・スターリングエンジン、１１・・・膨張シリ
ンダ、１２・・・圧縮シリンダ、１３・・・膨張ピスト
ン、１４・・・圧縮ピストン、１５・・・膨張室（作動
空間）、１６・・・圧縮室（作動空間）、２０．２６・
・・ロッド、２２・・・クランク室（出力取出機構を収
容する空間）、２３・・・クランクシャフト（出力取出
機構）２４．２７・・・中間部材、２５．２８・・・軸
受部材、２９． ３０・・・オイルスクレーパシール（
シール部材）、３１．３２・・・圧力室、３３．３４・
・・中間室、３６．３７・・・第１の一方向弁、３８．
３９・・・リリーフ弁、４０・・第２の一方向弁。
シール装置の一実施例を示す断面図、第２図は、第１図
における中間部材部分の拡大断面図、第３図は第１図に
示す実施例における作動空間、中間室、圧力室及びクラ
ンク室の圧力変動を示す特性である。 ｌＯ・・・スターリングエンジン、１１・・・膨張シリ
ンダ、１２・・・圧縮シリンダ、１３・・・膨張ピスト
ン、１４・・・圧縮ピストン、１５・・・膨張室（作動
空間）、１６・・・圧縮室（作動空間）、２０．２６・
・・ロッド、２２・・・クランク室（出力取出機構を収
容する空間）、２３・・・クランクシャフト（出力取出
機構）２４．２７・・・中間部材、２５．２８・・・軸
受部材、２９． ３０・・・オイルスクレーパシール（
シール部材）、３１．３２・・・圧力室、３３．３４・
・・中間室、３６．３７・・・第１の一方向弁、３８．
３９・・・リリーフ弁、４０・・第２の一方向弁。
Claims (3)
- （１）作動空間を画成するスターリングエンジン用作動
ピストンとその出力取出機構とを連結させるロッドと、
該ロッドを軸受部材を介して気密的に支承する中間部材
と、前記作動ピストンと前記中間部材との間に位置し且
つそのシール部が前記出力取出機構側から前記作動ピス
トン側への流体の移動に対し高い密封能力を有して前記
ロッドに気密的に接するように前記中間部材に支持され
たシール部材と、該シール部材と前記作動ピストンとの
間に形成される中間室から前記シール部材と前記中間部
材との間に形成される圧力室への流体の流通を許容し、
前記圧力室から前記中間室への流体の流通を阻止する第
１の一方向弁と、前記圧力室内の圧力と前記出力取出機
構を収容する空間の圧力との差圧が所定圧以上になると
開弁して前記圧力室内の圧力を前記空間に解放するリリ
ーフ弁とを備えてなるスターリングエンジンのロッドシ
ール装置。 - （２）前記空間から前記中間室への流体の流通を許容し
、前記中間室から前記空間への流体の流通を阻止する第
２の一方向弁を介して前記空間と前記中間室とを連通さ
せ、前記リリーフ弁をスターリングエンジンの最高圧力
運転時における前記中間室の最高圧力と最低圧力との差
圧以上になつた時に、開弁するようにしたことを特徴と
する請求項（１）に記載のスターリングエンジンのロッ
ドシール装置。 - （３）前記空間と前記作動空間もしくは前記中間室とを
絞りを介して連通させ、前記リリーフ弁をスターリング
エンジンの最高圧力運転時における前記中間室の最高圧
力と前記作動空間の平均圧力との差圧以上になつた時に
、開弁するようにしたことを特徴とする請求項（１）に
記載のスターリングエンジンのロッドシール装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1289393A JPH03151546A (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | スターリングエンジンのロツドシール装置 |
| US07/608,820 US5085054A (en) | 1989-11-07 | 1990-11-05 | Sealing mechanism in Stirling engine |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1289393A JPH03151546A (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | スターリングエンジンのロツドシール装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03151546A true JPH03151546A (ja) | 1991-06-27 |
Family
ID=17742642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1289393A Pending JPH03151546A (ja) | 1989-11-07 | 1989-11-07 | スターリングエンジンのロツドシール装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5085054A (ja) |
| JP (1) | JPH03151546A (ja) |
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| CN108119256A (zh) * | 2017-12-08 | 2018-06-05 | 中国航发动力股份有限公司 | 一种适用于斯特林发动机的过载保护***及过载保护方法 |
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| US11448158B2 (en) | 2007-04-23 | 2022-09-20 | New Power Concepts Llc | Stirling cycle machine |
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