JPH0337362A - 熱機関の油侵入防止装置 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

〔産業上の利用分野〕 この発明はクランクケース加圧型の無潤滑圧縮機や熱駆
動機関などの機関、例えばディスプレーサβ型であるス
ターリング・エンジンのガス作動空間（圧縮室）への油
侵入防止装置に関するものである。

【従来の技術】

第４図は従来の熱機関の油上がり防止装置を示す断面図
であり、本図は本発明が適用される代表的な熱機関の一
種（ディスプレーサβ型）であるスターリング・エンジ
ン（１シリンダ２ピストン直列配置タイプ）を示すもの
である０図において１はクランクケースで、本部品が基
本となってスターリング機関の全部品が組立構成される
。２はクランクケースｌに加工された穴にボルト等締結
部品で固定されるフランジ、３はフランジ２と同様にク
ランクケースｌに締結された軸受ハウジング、４はクラ
ンクケース１に締結固定されたフランジ、５は軸受ハウ
ジング３に固定された軸受、６はフランジ２に固定され
た輪受、７はクランク軸で軸受５及び軸受６で回転自在
に保持されており、スターリング機関が発生した動力を
外部に伝達するものである。８はクランク軸７に取り付
けられたメカニカル・シールで、クランクケース１内の
ガスを封じる効果がある。９及び１０はクランク軸７の
回転釣合いを取るためのバランスウェイトでクランク軸
７に固定されている。１１．１２はクランク軸７に軸受
にて連結されているパワーピストン用コンロッド、１３
はパワーピストン用コンロッド１１．１２と結合されて
いるクロスヘッドで、これにはパワーピストン用ロッド
１４及びパワーピストン１５が連結されている。またク
ロスヘッド１３の外周はシリンダ１６内往復摺動可能な
ように軸受作用を持たせて嵌合している。１７はクロス
ヘッド１３とパワーピストン１５間の中間空間に備えら
れた油吸収材であり、通気性があり、しかも油吸収性の
ある材料で構成されており、クロスヘッド１３側から飛
び散った油やパワーピストン用ロッド１４に付着した油
を吸収する。１８はディスプレーサ用コンロッドで、ク
ランク軸７と軸受にて回転自在に結合されている。１９
はピストンピン、２０はディスプレーサ用ロッドで、ピ
ストンピン１９を接点としてディスプレーサ用コンロッ
ド１８と結合され、またクロスヘッド１３．パワーピス
トン用ロッド１４゜パワーピストン１５を貫通してデイ
スプレーサビストン２１と固定結合されている。２２は
クランクケースｌ底に溜まったスターリング機関の運動
部分を潤滑するための潤滑油である。２３はクロスへラ
ド１３とパワーピストン１５の中間空間であるディスタ
ンス室、２４はクロスヘッド１３の下部空間であるバッ
ファ室である０以上がスターリング機関の主な構成であ
る。 次に従来の油上がり防止機構について説明する。 第５図において、２７はパワーピストン１５の上部空間
である圧縮室、２５はピストン１５の溝部に装着され、
シリンダ１６部内周に密着摺動し、圧縮室２７を密閉す
るピストンリングである。２６はバッファ室２４とダイ
スタンス室２３を連通する連通管、２８はクロスヘッド
１３とパワーピストン用コンロッド１１をとめるピスト
ンピン、２９はクロスヘッド１３の溝部に装着されたピ
ストンリングで、雨空間２３．２４をシールしている。 ３０は連通管２６に設けられた逆止弁、３１は連通管２
６に設けられた油分離器である。 次に従来のスターリング機関の動作について説明する。 第４図及び第５図に示したようないわゆる１シリンダ２
ピストン直列配置のクランク軸型スターリング機関では
、シリンダ１６内に発生した圧力変動（圧力の発生機構
は省略する）がパワーピストン１５に作用し、力に変換
されてパワーピストン用ロッド１４．クロスヘッド１３
．パワーピストン用コンロッド１１．１２に伝達される
。そして回転仕事がクランク軸７により外部に出力され
る。この回転仕事の一部をデイスプレーサビストン２１
に伝達し、往復運動を誘起して、スターリング機関とし
ての動作をせしめている。 次に油上がり防止機構の作用について説明する。 油潤滑して往復摺動するクロスヘッド１３上部にやがて
油が溜まり、溜まった油はクロスへラド１３上面から飛
び散り、飛び散った油を通気性があり、かつ油吸収性の
ある油吸収材１７により吸収する。逆止弁３０により、
バッファ室２４からディスタンス室２３へのガス流方向
のみに規制し、第２図に示したようにほとんどの時間に
おいてディスタンス室圧力がバッファ室圧力より高くな
り、その圧力差（Ｐｄ−Ｐｂ）によりクロスヘッド１３
上面に溜まった油をクロスヘッドの隙間からバッファ室
に押し戻す。 次に油上がりによる弊害について説明する。かき上げら
れた潤滑油２２が圧縮室２７に侵入すると、熱交換器の
性能低下、流路の圧力損失の増大などの不都合が生じる
。 〔発明が解決しようとする課題〕 従来の油侵入防止装置は以上のように構成されており、
ディスタンス室は体積の変化が無いため、ディスタンス
室圧力はクランク角の変化に対してほぼ一定値を示すの
で、油の押し戻しはバッファ室とディスタンス室を結ぶ
通気回路に設けた逆止弁により作り出したディスタンス
室とバッファ室の圧力差のみを利用して行なっている。 このためクロスヘッドの隙間からバッファ室に押し戻す
効果が弱く、長時間の間にクロスヘッド上面に溜まった
油の飛び散る量が多くなってくると、油吸収材だけでは
油を抑えきれないなどの問題点があった。 この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、クロスヘッド上部に溜まった油をクロスヘッ
ド下部のクランクケース底部側に戻す効率が高く、クロ
スヘッド上部から跳ね飛ぶ油を遮断することのできる油
侵入防止装置を得ることを目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 この発明に係る熱機関の油侵入防止装置は、ディスタン
ス室に分割板を設け、ディスタンス室を２つの空間に分
割し、その２つに分けたうちディスタンス室下部にクロ
スヘッド下部空間であるバッファ室からのガス流入のた
めの通気口を設けるとともに、ディスタンス室分割板と
パワーピストン用ロンドの摺動部にシール機構を設け、
その摺動部からのガス漏れを低減させたものである。 〔作用〕 この発明においては、ディスタンス室が上記のように２
つの空間に分割された構成としたから、クロスヘッドが
往復運動することによりディスタンス室下部は顕著に体
積変化を起こし、その結果顕著に圧力変動を起こし、ク
ロスヘッド上部に溜まった油をクロスヘッドの隙間から
バッファ室に押し戻すための差圧を大きくし、クロスヘ
ッド上面から飛び敗る油量を低減できる。 〔実施例〕 以下、この発明の一実施例を図について説明する。 第１図は本発明の一実施例による油侵入防止装置を示す
図であり、図において、ｌはクランクケースであり、ク
ランクケース下部構造は図示を省略した。１１はクラン
ク軸（図示せず）の偏心ビン部に嵌合されたコンロッド
、１３はコンロッド１１の他端に連結されたクロスヘッ
ド、１４はクロスヘッド１３に固定されたピストンリン
グである。３３は従来のディスタンス室を上下２つに分
割するディスタンス室分割板、３４はディスタンス室分
割板３３で分割された２つの部屋のうちの１つで、クロ
スヘッド１３側のディスタンス室下部、３５はもう一方
の部屋でピストン側のディスタンス室上部、１７はクロ
スへラド１３とディスタンス室分割板３３との間のディ
スタンス室下部３４に備えられた油吸収材、２４はクロ
スヘッド１３下部の空間であるバッファ室、２９はクロ
スヘッド１３の溝部に装着され、クランクケースｌの摺
動面内周に密着摺動し、ディスタンス室下部３４とバッ
ファ室２４を適度にガスシールしているピストンリング
、２６はバッファ室２４とディスタンス室下部３４を連
通する連通管であり、その配管の途中に油分離器３１と
逆止弁３０が設けられている。なお、逆止弁３０は図中
に矢印で示すようにバッファ室２４からディスタンス室
下部３４ヘガスが流通する。３６はディスタンス室下部
３４とディスタンス室上部３５とをガスシールするディ
スタンス室分割板３３に設けられたシールリング、３７
はそのシールリングのためのＯリングである。その他の
部品は第５図と同様である。 次に動作について説明する。 通常、この種の機関はクランクケースを加圧した状態で
運転する。クランク軸（図示せず）の回転に同期してク
ロスヘッド１３及び該クロスヘッドにロフト１４を介し
て連結されたパワーピストン（図示せず）は上下往復運
動を繰り返す。油上がりはクランク軸の軸受部やクロス
ヘッド１３の摺動面に強制潤滑しているため、潤滑状態
にあるクロスヘッド１３が往復運動を行うことによって
、その摺動面にある潤滑油はほぼ機関の回転数に比例し
た量の潤滑油がかき上げられる０本来、このようにかき
上げられた潤滑油がクロスヘッド上面に溜まり、その量
が多くなるとクロスヘッドから飛散し、パワーピストン
の上部の圧縮室に侵入し不都合が発生する。この際、デ
ィスタンス室下部３４はクロスヘッド１３の往復に従っ
て、その体積が変化するのと、シール機構により従来の
油上がり防止機構の圧力Ｐｄよりも大きな振幅で圧力Ｐ
ｄｕが変化する。一方、バッファ室２４は従来と同じよ
うに微小な圧力変化をするが、ディスタンス室下部３４
に比べて体積変化が少ないため、圧力変化も少ない、ガ
スシール３６とＯリング３７のシール機構によるディス
タンス室下部３４からディスタンス室上部３５へのガス
漏れはほとんどないため、第３図のようにＰｄｕの圧力
振幅が大きくなる。このようにＰｄｕが大きく圧力変化
するので、バッファ室２４Ｐｂとディスタンス室下部３
４Ｐｄｕの圧力差が大きくなり、バッファ室２４へ油を
押し戻す力を増大し、クロスヘッド上面に溜まる油の量
を減少させ、クロスヘッド上面から跳ね飛ぶ油の量を減
少させ、高回転になっても油上がり量が増大しない効果
がある。 なお上記実施例では、油吸収材１７を設けた例を示した
が、クロスヘッド上部から跳ね飛ぶ油はディスタンス室
分割板３３により遮断できるので、第６図に示す本発明
の他の実施例のように、油吸収材１７がない構成であっ
てもよい。 また、クランクケース内の油ミストが少ない時は、第７
図に示す本発明のさらに他の実施例のように逆止弁３０
をクロスヘッド１３に設けて通気回路を構成し、連通管
２６を省略てもよく上記と同様の効果が得られる。 また、ディスタンス室分割板３３に設けたシール機構は
ガスシール３６以外のシール機構でもかまわない。 〔発明の効果〕 以上のように、この発明によればディスタンス室を上下
２室に分割する、ピストンピンドとの間のシール機構を
有するディスタンス室分割板を設けた構成としたから、
クロスヘッドが圧縮仕事を行い、クロスヘッド上面に溜
まった油を押し戻す差圧を増大でき、クロスヘッド上面
に溜まった油を効率的にバッファ室へ押し戻し、クロス
ヘッド上面に溜まる油の量を減少させ、クロスヘッド上
面から跳ね飛ぶ油の量を減少させ、高回転になっても油
上がり量が増大しない効果があり、油上がり量低減に伴
うエンジンの長寿命化を達成できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による熱機関の油侵入防止
装置を示す断面側面図、第２図は従来のクランクケース
内とディスタンス室のクランク角と圧力変化を示す図、
第３図は本発明におけるディスタンス室下部とクランク
ケース内のクランク角を圧力変化を示す図、第４図は従
来のスターリング・エンジンの断面側面図、第５図は従
来のスターリング・エンジンの油侵入防止装置の構成を
示す図、第６図、第７図は本発明の他の実施例を示す断
面側面図である。 ｌ・・・クランクケース、２・・・フランジ、３・・・
輪受ハウジング、４・・・フランジ、５．６・・・軸受
、７・・・クランク軸、８・・・メカニカル・シール、
９．１０・・・バランスウェイト、１１．１２はパワー
ピストン用コンロッド、１３・・・クロスヘッド、１４
・・・パワーピストン用ロンド、１５・・・パワーピス
トン、１６・・・シリンダ、１７・・・油吸収材、１８
・・・ディスプレーサ用コンロッド、１９・・・ピスト
ンピン、２０・・・ディスプレーサ用ロッド、２１・・
・デイスプレーサビストン、２２・・・潤滑油、２３・
・・ディスタンス室、２４・・・バッファ室、２５・・
・ピストンリング、２６・・・連通管、２７・・・圧縮
室、２８・・・ピストンピン、２９・・・ピストンリン
グ、３０・・・逆止弁、３１・・・油分離器、３３・・
・ディスタンス室分割板、３４・・・ディスタンス室下
部、３５・・・ディスタンス室上部、３６・・・ガスシ
ール、３７・・・Ｏリング、Ｐｄ・・・ディスタンス室
圧力、Ｐｂ・・・クランクケース内（バッファ室）圧力
、Ｐｄｕ・・・ディスタンス室下部圧力。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）クランクケース加圧型の無潤滑圧縮機あるいは熱
   駆動機関で往復運動を回転運動に変換する機構を構成す
   るクランク軸、コンロッド、クロスヘッド、ピストンロ
   ッド、及びピストンが連結された熱機関における油侵入
   防止装置において、クロスヘッド上部とピストンとの間
   の空間であるディスタンス室内を２つの空間に分割する
   ディスタンス室分割板と、 該ディスタンス室分割板とピストンロッド間に設けられ
   たシール機構と、 上記クロスヘッドの下部空間であり、クロスヘッドの往
   復運動により生じる体積変化（圧力変化）を起こすバッ
   ファ室と上記ディスタンス室分割板により２つの空間に
   分けられたうちの下部の空間を導通するように設けられ
   、これらバッファ室とディスタンス室の下部空間との間
   のガス流方向をバッファ室からディスタンス室の下部空
   間へのみに規制する通気回路とを備えたことを特徴とす
   る熱機関の油侵入防止装置。