JPH0723704B2 - スタ−リング機関の油侵入防止構造 - Google Patents

スタ−リング機関の油侵入防止構造

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JPH0723704B2
JPH0723704B2 JP20701087A JP20701087A JPH0723704B2 JP H0723704 B2 JPH0723704 B2 JP H0723704B2 JP 20701087 A JP20701087 A JP 20701087A JP 20701087 A JP20701087 A JP 20701087A JP H0723704 B2 JPH0723704 B2 JP H0723704B2
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    • 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
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、スターリング機関においてそのディスプレ
ーサロッドの軸受部の摺動部を潤滑する油が作動空間へ
侵入するのを防止する構造に関するものである。
〔従来の技術〕
第7図は例えば特開昭60−212660号公報に示された従来
のディスプレーサタイプスターリング機関を示す断面構
成図である。図において、1はディスプレーサであり、
シリンダ2内の高圧作動流体の流れを生じさせ、加熱器
3,再生熱交換器4,冷却器5の作用と加えて、シリンダ内
に圧力変化を発生させるものである。6はシリンダ内に
発生した圧力変化を出力として取り出す動力ピストンで
あり、これに接続されている動力ロッド7,クロスヘッド
8,動力コンロッド9a,9b,クランク軸10に運動を伝達し、
外部に回転出力を得るためのものである。クランク軸10
には、さらにディスプレーサコンロッド11が回転自在に
接続され、このコンロッド11の他端にはディスプレーサ
ロッド12が接続されており、該ディスプレーサロッド12
はクロスヘッド8,動力ピストン6を貫通し、ディスプレ
ーサ1に運動を伝えている。13はディスプレーサロッド
12の動力ピストン6貫通部分の気密を保つ軸シールで、
通常オーリング等の各種パッキンが使用される。14はデ
ィスプレーサ1に取り付けられたガイドリング、15はク
ロスヘッド8と動力ロッド7間の軸受であり、ディスプ
レーサ1は、ガイドリング14によって支持されるととも
に、ディスプレーサロッド12を介して上記軸受15によっ
て支持されている。16はクランクケース、17はクランク
ケース底部にある潤滑油であり、クランク軸10やクロス
ヘッド8,軸受15の摺動面にこの潤滑油17が送られ、潤滑
作用がなされている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような構成になるスターリン機関においては、ディ
スプレーサロッド12の軸受15を潤滑した潤滑油が、動力
ピストン6やディスプレーサ1の上下往復運動にともな
って、軸受15上部に侵入する。さらに動力ロッド7とデ
ィスプレーサロッド12との隙間18に飛沫として入り込
み、軸シール13部に付着し、動力ピストン6上部の作動
空間19に侵入する。その結果、侵入した潤滑油が加熱器
3や再生熱交換器4,冷却器5に付着し、スターリング機
関の性能を低下させることになる。
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、軸受より上部へ潤滑油が侵入することを防
止するスターリング機関の油侵入防止構造を得ることを
目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明に係るスターリング機関の油侵入防止構造は、
クロスヘッド摺動部とディスプレーサロッド軸受摺動部
にシール機能を持たせ、クロスヘッドの上下空間を弁機
構によって連通し、クロスヘッド上部空間の平均圧力を
相対的に高くし、このクロスヘッド上部空間と動力ロッ
ド内部を連通する通気孔を動力ロッドに設けたものであ
る。
〔作用〕
この発明においては、ディスプレーサロッド軸受の上部
空間の平均圧力がクランクケース内部の平均圧力より高
くなり、ディスプレーサロッドの往復運動に伴って機械
的にポンプアップされる潤滑油を上記差圧により押し戻
し、作動空間への潤滑油の侵入を抑制する。
〔実施例〕
以下、本発明の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スターリング機関の油
侵入防止構造を示し、図において、31はクロスヘッド8
の下部とクランクケース16で形成されるクランクケース
内空間、32はクロスヘッド8,動力ピストン6,シリンダ2
で形成されるクロスヘッド上部空間である。クロスヘッ
ド上部空間32の体積は、クロスヘッド8やディスプレー
サロッド12が往復運動しても、その変化量が微少か、又
は無いように構成されている。33は空間31と32とを連通
する通気管(連通管)で、配管の途中に油ミスト分離器
34,及び図中の矢印方向を流通方向とする逆止弁35が配
置されている。36は動力ロッド7に設けられた通気孔で
あり、動力ロッド7とディスプレーサロッド12との隙間
18と、クロスヘッド上部空間32とを連通するものであ
る。37はクロスヘッド8の摺動部、38はディスプレーサ
ロッド軸受部の摺動部であり、それぞれ潤滑油が浸透
し、シール機能を有している。
次に作用効果について説明する。
通常、このスターリング機関はクランクケース内が加圧
された状態で運転される。クランク軸の回転に同期して
クロスヘッド8,動力ピストン6は上下,往復運動を繰り
返す。この際、クランクケース内空間31はクロスヘッド
8の往復に従ってその体積が変化するので、その圧力も
同様に変化する。但し、クロスヘッド上部空間32は体積
の変化が微少であること、作動空間19よりのガス漏れ量
が通常少ないことにより、その圧力はほぼ一定値を示
す。
今、通気管が閉塞された場合を考える。この場合、クロ
スヘッド8の摺動面37の密閉性がよいと、クランクケー
ス内空間31の圧力Pbとクロスヘッド上部空間32の圧力Pd
は、通常第2図に示すように観測される。つまり、両圧
力Pb,Pdの平均圧力はほぼ等しくなる。
次に第1図の配管がなされている場合を考える。クロス
ヘッド8が往復区間の下方にある場合は、PbはPdより高
く、第2図においてAで示した範囲にある。この時間帯
では逆止弁35を通ってガスがクランクケース内空間31よ
りクロスヘッド上部空間32に吸入される。つまり、逆止
弁35を設けることによって、空間31は圧縮機と同等の機
能を持つことになり、この場合、PbとPdの関係は第3図
に示すようになり、Pdの平均圧力がPbの平均圧力より高
くなる。そして、通気管33には油ミスト分離器34が装着
されているので、クランクケース内空間31から流れるガ
スに含有される潤滑油ミストが分離され、ドライなガス
のみがクロスヘッド上部空間32に流入することになる。
ここで周知のごとく、クランク軸の軸受などの潤滑油が
飛散し、軸受隙間38を通り、隙間18に侵入する。潤滑状
態にあるディスプレーサロッド12が往復運動を行うこと
によって、その摺動面38にある潤滑油は、ほぼ機関の回
転数に比例した量がポンプアップされる。本来、このよ
うにポンプアップされた潤滑油が隙間18を通って作動空
間に侵入し、種々の不都合が発生する。しかし、本実施
例のようにクロスヘッドの上部空間32とクランクケース
内空間31との間に逆止弁機構を設けることでそれらの空
間31,32の圧力を制御し、さらに動力ロッドの内側の隙
間18と前記クロスヘッド上部空間32とを通気孔36にて連
通することで、ディスプレーサロッド12の軸受15の上下
空間の圧力の関係を第3図のように制御できる。このよ
うな圧力関係を維持することによって、ディスプレーサ
ロッド12の軸受15の摺動面38を通りポンプアップされる
潤滑油17をその圧力差(Pd−Pb)によりクランクケース
内空間31,クランクケース16の底へ押し戻すことができ
る。
このように、本実施例ではクロスヘッド8の上,下間の
圧力を第3図に示すように制御することで、機械的にポ
ンプアンプされた油が、その圧力差(Pd−Pb)により、
クロスヘッド下部のクランクケース内空間31側へ逆流す
る。即ち、ディスプレーサ12の軸受摺動隙間38を通って
隙間18や作動空間19へ流入する潤滑油は抑制され、油侵
入量は微少な量となる。
次に他の実施例について説明する。第4図及び第5図
は、クロスヘッド上部空間32とクランクケース内空間31
の圧力を制御する方法として、クロスヘッド8に弁機構
を配置したものである。第4図において、40はクロスヘ
ッド8に装着された弁機構である。その詳細を第5図に
示し、41はクロスヘッド8に加工された通気孔、42は薄
板で構成された可とう性のある弁板であり、通気孔41を
開閉するものである。43は弁板42の運動を制限する弁ス
トッパ、44は弁板42,弁ストッパ43をクロスヘッドに固
定するネジやリベット、45は油ミスト分離器であり、潤
滑油17の飛沫やミストが通気孔41を通ってクロスヘッド
上部空間32に侵入するのを防止するものである。
このように、クロスヘッド8に逆止弁機構を設けても、
第3図に示すような圧力の関係を成立させることがで
き、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
次に本発明のさらに他の実施例について説明する。第6
図はクロスヘッド8にピストンリング46を、またディス
プレーサロッド12の軸受面にピストンリング47を装着
し、それぞれの摺動面のシール機能を向上させた例であ
る。このような構成により、第1図の実施例の場合より
も一層第3図に示す圧力制御が容易になる。
なお、第6図の実施例では多孔質の物体(スポンジや発
泡金属)からなる油飛散防止板48を設けており、これに
より、軸受隙間38を通過し、潤滑油が軸受上部に上昇し
てきても、その潤滑油が上方向へ飛散するのを防止で
き、軸シール13への油の付着を防止できる。これによ
り、本発明の効果を一層向上できる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明によれば、クロスヘッドの上下
空間を、例えば逆止弁,油分離器等により連通し、クロ
スヘッド上部空間平均圧力を下部空間クランクケース内
圧力より高く設定し、上記クロスヘッド上部空間と動力
ロッド内空間とを連通したので、ディスプレーサロッド
の軸受部から侵入し、動力ロッド内を上昇する潤滑油の
量を上記圧力差により押し戻すことができ、作動空間等
への潤滑油の侵入を防止できる効果がある。また、ディ
スプレーサロッドの軸受部の上部に油飛散防止板を設
け、さらにクロスヘッド,ディスプレーサにピストンリ
ングを設ければ、油飛散防止効果を一層向上することが
できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例によるスターリング機関の油
侵入防止構造を示す断面概略図、第2図及び第3図はク
ロスヘッド上部空間及びクランクケース内空間の機関の
運転時の圧力状況を示す図、第4図ないし第6図はそれ
ぞれ本発明の他の実施例を示す断面概略図、第7図は従
来の油侵入防止構造を示す断面概略図である。 1……ディスプレーサ、2……シリンダ、6……動力ピ
ストン、7……動力ロッド、8……クロスヘッド、12…
…ディスプレーサロッド、15……軸受、16……クランク
ケース、31……クランクケース内空間、32……クロスヘ
ッド上部空間、33……通気管、34……油ミスト分離器、
35……逆止弁、36……通気孔、40……弁機構、41……通
気孔、42……弁板、43……弁ストッパ、44……ボルト、
45……油ミスト分離器、46,47……ピストンリング、48
……油飛散防止板。 なお図中同一符号は同一又は相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−187565(JP,A) 特開 昭59−85457(JP,A) 特公 昭49−2204(JP,B1)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】シリンダ内を往復摺動し、該シリンダ内に
    圧力変化を生じさせるディスプレーサと、 このディスプレーサとクランク機構を連結するディスプ
    レーサロッドと、 このディスプレーサロッドが挿入される貫通孔を有し、
    シリンダ内に生じた圧力変化を機械的な出力として取り
    出すための動力ピストンと、 この動力ピストンと動力ロッドを介して固定され、上記
    クランク機構に連結されて上記動力ピストンとともにシ
    リンダ内を往復摺動するクロスヘッドとを備えたスター
    リング機関において、 上記クロスヘッド及び動力ピストンの往復運動中におい
    ても、上記クロスヘッド上部の上記動力ピストンとの間
    の中間空間が体積変化しないように、又はその変化率が
    微少であるように構成され、 上記クロスヘッド下部のクランクケース内空間と上記ク
    ロスヘッド上部空間とが、クロスヘッド下部から上部を
    流通方向とする逆止弁を介して連通され、 上記ディスプレーサロッドが挿入される上記動力ロッド
    中央部の貫通孔と上記クロスヘッド上部空間とを連通す
    る通気孔が上記動力ロッドに形成されていることを特徴
    とするスターリング機関の油侵入防止構造。
  2. 【請求項2】上記クロスヘッド上部空間とクランクケー
    ス内空間とは通気管を介して連通されており、 この通気管の管路途中には、上記逆止弁及び油ミスト分
    離器が設けられていることを特徴とする特許請求の範囲
    第1項記載のスターリング機関の油侵入防止構造。
  3. 【請求項3】上記クロスヘッド上部空間とクランクケー
    ス内空間とは上記クロスヘッドに形成された通気孔によ
    り連通されており、 この通気孔の一端に上記逆止弁が設けられ、他端に油ミ
    スト分離器が設けられていることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載のスターリング機関の油侵入防止構
    造。
  4. 【請求項4】上記逆止弁は、可とう性を有する弁板と、
    この弁板の動きを制限する弁ストッパとを上記クロスヘ
    ッドに固定してなるものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第3項記載のスターリング機関の油侵入防止構
    造。
  5. 【請求項5】上記クロスヘッドにはピストンリングが装
    着されていることを特徴とする特許請求の範囲第1項な
    いし第4項のいずれかに記載のスターリング機関の油侵
    入防止構造。
  6. 【請求項6】上記ディスプレーサロッドが挿入された上
    記貫通孔のクロスヘッド近傍には、該ディスプレーサロ
    ッドを支持する軸受部が設けられ、 上記ディスプレーサロッドの上記軸受部にピストンリン
    グが装着されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項ないし第5項のいずれかに記載のスターリング機関
    の油侵入防止構造。
  7. 【請求項7】上記ディスプレーサロッドの軸受部の上部
    に油飛散防止板が固定されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第1項ないし第6項のいずれかに記載の油侵
    入防止構造。
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