JPS635592B2 - - Google Patents

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JPS635592B2
JPS635592B2 JP9173082A JP9173082A JPS635592B2 JP S635592 B2 JPS635592 B2 JP S635592B2 JP 9173082 A JP9173082 A JP 9173082A JP 9173082 A JP9173082 A JP 9173082A JP S635592 B2 JPS635592 B2 JP S635592B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
fluid machine
transmission shaft
heat engine
fluid
Prior art date
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Expired
Application number
JP9173082A
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English (en)
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JPS58210378A (ja
Inventor
Kenichi Inota
Hideaki Masuda
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP9173082A priority Critical patent/JPS58210378A/ja
Publication of JPS58210378A publication Critical patent/JPS58210378A/ja
Publication of JPS635592B2 publication Critical patent/JPS635592B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • F02G1/0435Hot 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 the engine being of the free piston type
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2253/00Seals
    • F02G2253/08Stem with rolling membranes

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Electromagnetic Pumps, Or The Like (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、熱機関で駆動する流体機械に関し、
特に熱機関の作動流体と流体機械によつて圧縮等
の作用を受ける流体(以下流体機械の作動流体と
略称する)とが互いに混じり合わない様に隔てた
ものに関する。
従来の熱機関で駆動する流体機械において熱機
関の作動流体と流体機械の作動流体を隔てる様に
したものは、第1図の様な構造であつた。第1図
において、熱機関1によつて駆動される伝動軸2
には流体機械3のピストン4が取付けられ、熱機
関1から受ける力によつて伝動軸2が軸方向に往
復運動し、それによつて往復運動するピストン4
によつてその軸方向両側の室5及び6の体積が増
減する。それによつて、流体機械3の作動流体
は、吸入通路7、吸入室8、吸入弁9又は10を
通つて室5又は6に入り、前記ピストン4の往復
運動によつて加圧され、吐出弁11又は12、吐
出室13、吐出通路14を通つて出て行く。こう
して、熱機関1は、伝動軸2、流体機械3を介し
て流体機械の作動媒体に仕事をする。
一方、熱機関1の作動流体と流体機械3の作動
流体とが互いに混じり合わない様にするため、熱
機関1と流体機械3との間の仕切室15内に可撓
性隔板16が設けられている。この可撓性隔板1
6の一方の縁17は、前記熱機関1、流体機械3
及び室15を外部に対して密閉する密閉容器18
に封止され、他方の縁19は伝動軸2に封止され
ており、熱機関1の作動流体と流体機械3の作動
流体とは互いに混じり合うことはなく、かつ伝動
軸2の往復運動は可撓性隔板16の変形によつて
許される。
ところで、この様な構成の場合、次の様な欠点
があつた。すなわち、仕切室15内の可撓性隔板
16で隔てられた室20と室21内の圧力は、時
間平均的には等しくなる様になつているが、伝動
軸2が往復運動している各瞬間には等しくない。
今、第1図において可撓性隔板16に面する室2
0内の圧力と室21内の圧力が等しいとして、こ
のとき伝動軸2が上方に変位すると、可撓性隔板
16の縁19も伝動軸2と共に上方に変位するの
で、室21の体積は減少して内圧が増加し、他方
室20の体積は増加して内圧が減少し、その結果
可撓性隔板16にこの差圧よる力が下方に働く。
これによつて可撓性隔板16には、縁19上方へ
の移動による変形と上記差圧による力によつて生
じる変形とが生じ、差圧が0になるまで変形が続
くことになる。ところが、可撓性隔板16として
この様な変形が十分に可能なものを作ることは難
しく、変形が不十分であると、室20,21間に
差圧が残り、それによつて可撓性隔板16に大き
な応力が生じる。そのため、可撓性隔板16の信
頼性が低下し、それによつて装置全体の信頼性が
低下することになる。
本発明は、従来のかかる問題点に鑑み、熱機関
の作動流体と流体機械の作動流体とを隔てる機能
の信頼性を高めた熱機関で駆動する流体機械を提
供することを目的とする。
本発明は、このため密閉容器内を、その内壁に
封止された第1および第2の可撓性隔板によつ
て、これら可撓性隔板間の第1の閉空間とその両
側の第2と第3の閉空間とに区画し、前記第1の
閉空間内に流体機械を配設し、前記第2の閉空間
内に熱機関を配設し、前記熱機関と流体機械を連
結する伝動軸を前記第1及び第2の可撓性隔板を
貫通させて設けると共にその貫通部を封止し、か
つ第2の閉空間と第3の閉空間を連通させ、伝動
軸の往復運動にかかわらず第1及び第2の可撓性
隔板の各々の両側の室内の圧力が変わらない様に
した熱機関で駆動される流体機械を提供する。
以下、本発明の一実施例を第2図に基づいて説
明すると、23は熱機関、24は圧縮機、ポンプ
等の流体機械であり、熱機関23と流体機械24
にまたがつて伝動軸25が設けられている。この
伝動軸25は熱機関23から受ける力によつて軸
方向に往復運動し、これに流体機械24のピスト
ン26が取付けられている。また、流体機械24
には、吸入通路27、吸入室28、吸入弁29,
30、前記ピストン26両側の室31,32、吐
出弁33,34、吐出室35、吐出通路36が設
けられている。さらに、熱機関23と流体機械2
4との間に仕切室37が設けられ、この室37に
第1の可撓性隔板38が設けられている。この第
1の可撓性隔板38の一方の縁39は、前記熱機
関23、流体機械24、仕切室37及び後述の仕
切室44とクツシヨン室45を一体的に囲んで外
部に対して密閉する密閉容器40の内壁に封止さ
れている。第1の可撓性隔板38の他方の縁41
は、伝動軸25に封止されている。こうして室3
7は第1の可撓性隔板38によつて、流体機械2
4側の第1の閉空間の一部となる室42と熱機関
23側の第2の閉空間の一部となる室43とに連
通しない状態で2分されている。また流体機械2
4の熱機関23とは反対側に仕切室44とクツシ
ヨン室45がこの順で設けられており、仕切室4
4に第2の可撓性隔板46が設けられている。こ
の第2の可撓性隔板46の一方の縁47は密閉容
器40の内壁に封止され、他方の縁48は仕切室
44を貫通する伝動軸25に封止されている。こ
うして仕切室44は第2の可撓性隔板46によつ
て流体機械24側の第1の閉空間の一部となる室
49と前記クツシヨン室45と共に第3の閉空間
を構成する室50の2つに互いに連通しない様に
2分されている。さらに、室43と室50とは流
通抵抗の小さい均圧管51で連通され、室42と
室49とは流通抵抗の小さい均圧管52で連通さ
れている。尚、第2図においては、伝動軸25は
往復運動の振幅の中心位置にあり、この位置で室
42,49,43,50の内圧はほゞ等しくなる
ようになつている。また、伝動軸25が往復運動
したときには、室42と49の体積が背反的に増
減するがその増減分がほゞ等しくて室42と49
の体積の和はほとんど変化せずかつ増減分の流体
が均圧管52を通つて移動する様に構成され、室
43と50についても同様に構成されている。こ
れは、室42,43,49,50と第1及び第2
の可撓性隔板38,46を適当な形状に設計し、
かつ均圧管51,52の流通抵抗を小さくするこ
とによつて可能であり、こうすることによつて伝
動軸25が往復運動しても第1及び第2の可撓性
隔板38,46に大きな応力が働かない様にして
いる。また、伝動軸25の往復運動によつて、ク
ツシヨン室45内の体積が変化する様になつてお
り、これによつて伝動軸25が上方に移動して室
45内に侵入してくると室45内の圧力が上昇し
て伝動軸25に侵入を阻止する様な力が働き、逆
に伝動軸25が下方に運動して室45内から出て
行くと室45内の圧力が減少し、伝動軸25に出
て行くのを阻止する様な力が働くようになつてい
る。
さらに密閉容器40内の熱機関23及び室43
(第2の閉空間)の方には水素、ヘリウム等の熱
機関の作動流体が、流体機械24及び室42,4
9(第1の閉空間)の方には流体機械24の作動
流体がそれぞれ充填されている。熱機関23の作
動流体は、また均圧管51を介して室50及びク
ツシヨン室45(第3の閉空間)内にも閉じ込め
られている。従つて、熱機関23の作動流体と流
体機械24の作動流体とは、第1の閉空間と第
2・第3の閉空間を分離する第1及び第2の可撓
性隔板38,46によつて互いに混じり合うこと
の無い様に隔てられていることになる。また、ク
ツシヨン室45と仕切室44の室50、流体機械
24の室31と仕切室44の室49および流体機
械24の室32と仕切室37の室42とは、密閉
容器40と伝動軸25との間の狭い隙間を介して
連通しており、流体機械24の前記室31と32
とは密閉容器40とピストン26との間の狭い隙
間を介して連通している。これら狭い隙間を介し
て連通している2つの室は流体が自由に出入りで
きるようになつているので、2つの室間に差圧が
あれば流体は圧力の高い室から圧力の低い室の方
へ差圧がなくなるまで流動し続けるが、この狭い
隙間は流通抵抗が大きいので、2室間の時間平均
圧力に差がなくかつ各室内の圧力が高い周波数で
変動して瞬間的に差圧が生じる様な場合にはこの
狭い隙間を介して連通している2室間を移動する
流体の流量は0と見なせる位少い様になつてい
る。また、熱機関23内の時間平均圧力と流体機
械24内の時間平均圧力とは、図外装置で等しく
なる様に構成されている。
次に作用を説明すると、熱機関23が及ぼす力
によつて伝動軸25は軸方向に往復運動し、それ
によつて伝動軸25に取付けられたピストン26
も往復運動する。すると、室31と室32の体積
は、このピストン26の往復運動に伴なつて増減
する。例えばピストン26が第2図に示す位置か
ら上方に移動して室31内の体積が減少すると、
室31内の流体機械の作動流体は圧縮されて室3
1内の圧力は増加する。そして、室31内の圧力
が吐出室35の圧力より高くなると吐出弁33が
開いて室31内の流体は吐出弁33、吐出室35
を通つて吐出通路36の方へ送出されて行く。次
に伝動軸25が最高点まで行つて下がり始める
と、室31内の圧力は下がり始め、室31内の圧
力が吐出室35内の圧力より低くなると、吐出弁
33が閉じ、吐出室35から室31への流体の流
入が阻止される。さらに伝動軸25が下がつて室
31内の圧力が吸入室28内の圧力より下がる
と、吸入弁29が開き、吸入通路27、吸入室2
8、吸入弁29を通つて流体が室31へ流入す
る。次に伝動軸25が最低点へ行つて上がり始め
ると、室31内の圧力は上がり始め、室31内の
圧力が吸入室28内の圧力より高くなると、吸入
弁29が閉じて室31から吸入室28への流出が
阻止される。さらに伝動軸25が上がつて室31
内の圧力が吐出室35内の圧力より高くなると吐
出弁33が開き、以上の過程を伝動軸25の往復
運動に伴なつて繰り返し、その結果として吸入通
路27を通じて流体機械24の作動流体を吸入加
圧して吐出通路36を通じて送り出す。また室3
2についても室31を同様に伝動軸25の往復運
動に伴なつて吸入室28の流体を吸入弁30を通
じて室32内に流入させ、室32内の流体を加圧
して吐出弁34、吐出室35、吐出通路36を通
じて送り出す。従つて伝動軸25の往復運動によ
つて流体機械24の作動流体が吸入通路27を通
じて吸入され、加圧され、吐出通路36を通じて
吐出される。この様にして、熱機関23は伝動軸
25及び流体機械24を介して流体機械24の作
動流体に仕事をする。
一方、以上の動作中、熱機関23の作動流体と
流体機械24の作動流体とは、仕切室37及び4
4内に設けられた第1の可撓性隔板38及び第2
の可撓性隔板46で隔てられている。しかも上述
の如く、第2図の様に伝動軸25が往復運動の振
巾の中心位置にあるとき、室42,43,49,
50の内圧がほゞ等しく、又伝動軸25が往復運
動しても室43と50の体積の和及び室42と4
9の体積の和がほとんど変化せずかつ室43と5
0及び室42と49がそれぞれ流通抵抗の小さい
均圧管51及び52で連通されているため、伝動
軸25が往復運動しても第1及び第2の可撓性隔
板38,46には大きな応力は働かず、これによ
つて可撓性隔板の信頼性が向上する。
本発明の熱機関で駆動する流体機械によると、
以上の説明から明らかな様に、熱機関と流体機械
を連結する伝動軸が往復運動しても、熱機関の作
動流体と流体機械の作動流体とを隔てる第1及び
第2の可撓性隔板に大きな応力が生じないので、
これら可撓性隔板の信頼性が従来に比べて向上
し、そのため全体装置である熱機関で駆動される
流体機械の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来例の概略構成図、第2図は本発明
の一実施例の概略構成図である。 23は熱機関、24は流体機械、25は伝動
軸、26はピストン、37,44は仕切室、38
は第1の可撓性隔板、40は密閉容器、42,4
3,49,50は室、46は第2の可撓性隔板、
51,52は均圧管。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 密閉容器内を、その内壁に封止された第1お
    よび第2の可撓性隔板によつて、これら可撓性隔
    板間の第1の閉空間とその両側の第2と第3の閉
    空間とに区画し、前記第1の閉空間内に流体機械
    に配設し、前記第2の閉空間内に熱機関を配設
    し、前記熱機関と流体機械を連結する伝動軸を前
    記第1及び第2の可撓性隔板を貫通させて設ける
    と共にその貫通部を封止し、かつ第2の閉空間と
    第3の閉空間を連通させた熱機関で駆動する流体
    機械。
JP9173082A 1982-05-29 1982-05-29 熱機関で駆動する流体機械 Granted JPS58210378A (ja)

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JP9173082A JPS58210378A (ja) 1982-05-29 1982-05-29 熱機関で駆動する流体機械

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JPS58210378A JPS58210378A (ja) 1983-12-07
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102086936B (zh) * 2009-12-08 2013-06-19 张意立 新型流体密封结构改进配套装置
CN102128270A (zh) * 2011-03-16 2011-07-20 丰城向华水基科学技术有限公司 一种差压密封防漏的方法

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JPS58210378A (ja) 1983-12-07

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