JPS60219438A - スタ−リング機関 - Google Patents

スタ−リング機関

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JPS60219438A
JPS60219438A JP59075333A JP7533384A JPS60219438A JP S60219438 A JPS60219438 A JP S60219438A JP 59075333 A JP59075333 A JP 59075333A JP 7533384 A JP7533384 A JP 7533384A JP S60219438 A JPS60219438 A JP S60219438A
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working fluid
buffer chamber
pressure
engine
compressor
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JP59075333A
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Kazuo Kashiwamura
和生 柏村
Tadahiro Yoshida
忠弘 吉田
Toshihide Koda
利秀 幸田
Michio Fujiwara
通雄 藤原
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Mitsubishi Electric Corp
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    • Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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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】 〔発明の技術分野〕 この発明はスターリング機関に関し、特にそのシール装
置に関するものである。
〔従来技術〕
一般に、スターリング機関において、その効率を高く保
つためには、水素やヘリウムのような分子量の小さい作
動流体を採用し、高圧密閉することが必要である。
従来のスターリング機関の概略構成図を第1図に示す。
図において、1はシリンダ、2はこのシリンダ1に装着
されるピストン、3はピストン2から垂下するピストン
ロッド、4はこのピストンロッド3にその内径側を、シ
ール固定具5に外径側を固定されたロールソックシール
、7はピストン2から垂下したピストンロッド3と接続
されるクロスヘッド、6はこのクロスヘッド7の動きを
案内するクロスヘッドガイド、8はクロスヘッド7とク
ランク軸12とを接続する連接棒、10はクランク軸1
2を支持する軸受、13は軸受10゜クロスヘッド7等
の機械部品を潤滑する潤滑油、11はクランク軸12に
装着されたメカニカルシール、9は上記クランク軸12
.軸受10.メカニカルシール11.潤滑油13等を収
納するクランクケース、14はピストン2背部のバッフ
ァ室102と接続されるバンファタンク、101はシリ
ンダ室である。
次に動作について説明する。ここでシリンダ1内部のシ
リンダ室101の作動流体の圧力PAは周期的に変動す
る訳であるが、この作用の説明は省略する。また、バッ
ファ室102の圧力PBはパンファタンク14の作用で
ほぼ一定に保たれ、またクランクケース9内の圧力PC
は上記バッファ室102の圧力PBとほぼ等しい。これ
は、ロールソックシール4の上下の圧力差をなくして、
該ロールソックシール4が破れないようにするためであ
る。従ワて、シリンダl内部のピストン2上下に作用す
る作動流体の圧力差ΔPW=PA−PBが軸力としてピ
ストンロッド3を経てクロスへンド7に往復運動として
伝えられ、さらに連接棒8.クランク軸12によって上
記軸力は回転運動に変換され、動力として外部に取り出
される。
ここで、ピストンロッドシール部のロールソックシール
4の内径側はピストンロッド3に固定しであるので、ピ
ストンロッド3と共に運動しながらクランクケース9下
部の潤滑油13の飛沫がシリンダl内部へ侵入するのを
防止する。またメカニカルシール11はクランクケース
9内部の高圧の作動流体及び潤滑油13の外部への漏洩
を防止する。
このような従来のスターリング機関ではクランクケース
とバッファ室の圧力はほぼ等しくなっているので、機関
の効率向上のために高圧の水素やヘリウムの様な作動流
体を採用した場合に、耐圧上の問題よりクランクケース
の重量が増加し、またメカニカルシールを通しての外部
への作動流体の漏洩、さらにはロールソックシールの採
用によりシールは完全であるが半面その材質の耐久性に
問題がある等、実用化する上で大きな欠点があった。
〔発明の概要〕
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、ピストンロッドシール部にスライ
ディング式のロッドバッキングを使用するとともに、バ
ッファ室内の作動流体をエンジン停止時にシリンダ外に
収容するための作動流体タンクを設け、エンジン起動時
にこの作動流体タンク内の作動流体を加圧して上記バッ
ファ室へ送って該バッファ室の圧力を所要の圧力まで上
昇させ、かつ上記ロンドパソキンを通して上記バッファ
室より漏洩した作動流体をエンジンの動作中、連続的に
上記バッファ室へ戻すようにすることにより、クランク
ケース内の圧力を低くでき、クランクケースの軽量化が
実現できるとともに、シール装置の耐久性を向上するこ
とのできるスターリング機関を提供することを目的とし
ている。
〔発明の実施例〕
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第2
図はシリンダ内部のロット′シール部の詳細を示したも
ので、これはスライディングシール形式に改良を加えた
ものである。図において、3は往復動するピストンロッ
ド、5はシール固定シリンダ、401は作動流体シール
用ロンドパソキン41a〜41fからなる作動流体シー
ル部、15はシール固定シリンダ5内に設けられた漏洩
流体戻り流路、103はシール室、402は作動流体シ
ール部401の下部に設けられた潤滑油シール用ロッド
パツキン42a〜42dからなる潤’t?を油シール部
である。
第3図は、バッファ室加圧装置と漏洩流体戻し装置の構
成を示したもので、図において、22はシリンダ内部の
バッファ室内の作動流体をシリンダ外にて収容するため
の作動流体タンクで、これはバッファ室102と第1バ
ルブ(Vl)18を介して接続され、さらに該作動流体
タンク22は第2圧縮!a(c2)17の吸込側と接続
されてぃる。第2圧縮機17の吐出側は第2バルブ(V
2器 )19.圧力検出機(P)21を介してバッファ室10
2に接続されている。
また、16は第1圧縮機(CI)<m波流体戻し装置)
で、これはその吸込側が第2図で示した漏洩戻り流路1
5と接続され、その吐出側はバッファ室102に接続さ
れている。
第4図fa) lb+は、機関各部の圧力変化及び各機
器の動作状況を示したものである。
次に動作について説明する。
シリンダ1内部の作動流体の圧力変動をクランク軸12
の回転運動に変換して動力をとり出す動作は従来例と同
じであるので説明を省略する。
スターリング機関の停止時においては、シリンダ室10
1内圧力PA、バッファ室102内圧力PB、クランク
ケース9内圧力PC1作動流体タンク22内圧力PTは
すべて等しく、低圧の値に保たれている。
スターリング機関の起動に際して、まず、第1バルブ1
8を閉とし、第2バルブ19を開とする。
そして第2圧縮機17を動作させて、作動流体タンク2
2内の作動流体をバッファ室102へ加圧して送り込む
。従ってバッファ室102内圧力PBは徐々に上昇し、
機関に必要とされるバッファ室102内圧力まで上昇す
ると、圧力検出器21の作用で第2圧縮器17を停止さ
せ、第2パルプ19を閉にする。
バッファ室102内圧力PBが上昇すると、第2図にお
けるシール固定シリンダ5に装着された作動流体シール
用ロンドパッキン41a〜41cを通して作動流体がシ
ール室103に漏洩してくる。この漏洩した作動流体を
加圧して再びバッファ室102へ戻すために、機関の動
作中、連続的に第1圧縮機16を動作させる。なお、第
1バルブ18は起動時、正常運転時において閉となって
いる。
また潤滑油シール部402の潤滑油シール用ロンドパッ
キン42a〜42dは、クランクケース9内部の潤滑油
13の飛沫が、シール室103、さらにはシリンダ内部
に浸入してシリンダ内部の構成部品さらにはスターリン
グ機関の熱交換器等の構成部品(ここでは図示せず)に
悪影響を与えるのを防ぐ。
そして機関停止時には、第1圧縮機16.第2圧縮機1
7を停止させ、第1バルブ18を開にすることにより、
バッファ室102内の高圧の作動流体は作動タンク22
に回収され、バッファ室102内の圧力PBはバランス
してクランクケース内圧力PCと等しい低圧の状態に戻
る。
以上の動作により、クランクケース9内部の圧力は低圧
に保ったままバッファ室102圧力を高圧の状態でスタ
ーリング機関を動作させ、動力を発生することが可能と
なる。
このような本実施例によれば、スターリング機関のロッ
ドシール部に、パンツ1室内圧力PBとクランク室内圧
力PCとの間に圧力差があってもそのシール性が損なわ
れることがないようスライディングシールを用い、また
作動流体タンク22を設けて、機関の起動時に圧縮機1
7によってそのタンク22内の作動流体を加圧してシリ
ンダ内のバッファ室102へ送るようにし、さらにバッ
ファ室102から上記スライディングシールを通して漏
洩した作動流体を圧縮機16を用いて加圧して再びバッ
ファ室102へ戻すようにしたので、クランクケース9
内部を軽量化することができ、かつ、クランクケース9
内部のメカニカルシールの負荷を低減でき、シール装置
の耐久性を向上することができる。またロッドシール部
の耐久性も、従来のロールソックシールに比較して向上
することができる。
なお、上記実施例では、スターリング機関の場合の一実
施例について説明したが、本発明はこれと同じ構成を持
つ圧縮機等地のシール装置に対しても利用できるのは勿
論である。
〔発明の効果〕
以上のように、本発明によれば、バッファ室内の作動流
体をエンジン停止時にシリンダ外にて収容するための作
動流体タンクを設け、エンジン起動時にこのタンク内の
作動流体を上記バッファ室内へ加圧導入し、さらにピス
トンロッドシール部にスライディング式のロッドパッキ
ンを使用するとともに、該パツキンを通して上記バンフ
ァ室内より漏洩した作動流体を上記バッファ室へ戻すよ
うにしたので、上記ロッドシール部の耐久性を向上でき
るとともに、クランクケース内の圧力を常に低く保つこ
とができ、該クランクケースを軽量化することができる
効果がある。さらに該ケース内のメカニカルシールの負
荷が低減でき、その耐久性を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図は従来のスターリング機関の構成図、第2図はこ
の発明の一実施例によるスターリング機関のロッドシー
ル部の詳細を示す構成図、第3図は該スターリング機関
のバ・7フア室加圧装置と漏洩流体戻し装置とを示す概
略構成図、第4図は該スターリング機関の各部の圧力変
化及び各機器の動作状態を説明するための図である。 1・・・シリンダ、3・・・ピストンロッド、9・・・
クランクケース、15・・・漏洩流体戻り流路、16.
17・・・圧縮機、18.19・・・バルブ、21・・
・圧力検出器、22・・・作動流体タンク、41a〜4
1f・・・作動?JE 体シール用ロンドパソキン、4
2a〜42d・・・潤滑油シール用ロンドパソキン、1
02・・・バッファ室。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 早 瀬 憲 − 第1図 第2図 p C 第3図 第4図 時間T− 手続補正書(自発) 昭和59年 9月 7日 1、事件の表示 特願昭59−75333号 2、発明の名称 スターリング機関 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名 称 
(601)三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 4、代 理 人 郵便番号532 住 所 大阪市淀用区宮原4丁目1番45号5、補正の
対象 明細書の発明の詳細な説明の欄 6、補正の内容 +1) 明細書第7頁第6行の「漏洩戻り流路」を1漏
洩流体戻り流路」に訂正する。 (2) 同第8頁第6行の「第2圧縮器」を「第2圧縮
機」に訂正する。 (3) 同第9頁第7行の「作動タンク」を「作動流体
タンク」に訂正する。 以 上 手続補正書(自発) 昭和59年11月 2日 特許庁長官殿 1、事件の表示 特願昭59−75333号 2、発明の名称 スターリング機関のシー1し櫂僅 3、補正をする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京都千代田区丸の内二丁目2番3号名 称 
(601)三菱電機株式会社 代表者片山仁八部 4、代 理 人 郵便番号532 住 所 大阪市淀用区宮原4丁目1番45号詳細な説明
の欄 6、補正の内容 (1) li書及び明細書の発明の名称を「スターリン
グ機関」から[スターリング機関のシール装置]に訂正
する。 (2) 明細書第3頁第15行〜第18行の「圧力PB
は・・・・・・これは、」を「圧力PBとクランクケー
ス9内の圧力PCはバッファタンク14の作用でほぼ一
定に保たれる。これは、ここでは図示していないが、バ
ッファタンク14とクランクケース9とは、オイルフィ
ルタ等を備えた均圧管で接続されているためであり、こ
れにより」に訂正する。 (3) 同第3頁第20行〜第4頁第1行の「するため
である、」を「している。」に訂正する。 (4) 同第10頁第5行の「軽量化」を「低圧化」に
訂正する。 以 上

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (11シリンダ内部のバッファ室内の作動流体をエンジ
    ン停止時にシリンダ外にて収容するための作動流体タン
    クと、エンジン起動時にこのタンク内の作動流体を上記
    バッファ室内へ加圧導入するバッファ室加圧装置と、上
    記バッファ室内の圧力を検出しそれが所要の圧力になっ
    たとき上記バッファ室加圧装置の作動を停止せしめる圧
    力検出器と、上記バッファ室とクランクケース間にピス
    トンロッ1′がこれに摺接するように該ピストンロッド
    に装置された作動流体シール用ロンドパソキンと、エン
    ジン運転時に該パツキンとピストンロッド間を通って上
    記バッファ室より漏洩してきた作動流体を上記バッファ
    室へ戻す漏洩作動流体戻し装置とを備えたことを特徴と
    するスターリング機関。 (2)上記バッファ室加圧装置は、その吸入側が上記作
    動流体タンクに接続された圧縮機と、該圧縮機の吐出側
    と上記バッファ室間に設けられたバルブとからなるもの
    であ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。
JP59075333A 1984-04-13 1984-04-13 スタ−リング機関 Pending JPS60219438A (ja)

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