JPS6140452A - スタ−リングエンジンのデイスプレ−サシ−ル構造 - 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】 〔発明の技術分野〕 この発明はスターリングエンジンのディスプレーサシー
ル構造に関するものである。　、〔従来技術〕 一般に、スターリングエンジンとはディスプレーサの往
復動によってシリンダ内に圧力変動を生じさせ、該圧力
変動を動力ピストンに作用させて出力を得るようにした
ものであり、その概略構成図を第１図に示す。

第１図はスターリングエンジンの代表的な構成例の一つ
であるディスプレーサ型スクーリングエンジンの構成図
である。図において、１は膨張シリンダ、２はヒータチ
ューブ、３は再生器、４はターラチューブ、５は一般に
ディスプレーサと呼ばれる送気ピストン、６はディスプ
レーサロッド、７は膨張シリンダ１とロッド６との摺動
すきま部をシールするための第１０ツドシール、８は圧
縮シリンダ、９は圧縮シリンダ８と膨張シリンダ丁とを
連通ずるための葎→連通管、１０は動力ピストン、１１
は動力ピストンリング、１２は圧縮シリンダ８と動力ピ
ストンロッド１１との摺動すきま部をシールするための
第２０ツドシール、１３はクランク軸の回転力をディス
プレーサ５の往復動作に変えるための第１コンロツド、
１４は動力ピストン１０の往復動作をクランク軸の回転
力に変えるための第２コンロツド、１５はディスプレー
サ５と動力ピストン１０の往復動作を所定の位相差で行
なわせると同時に回転力を得るためのクランク軸、１６
．１７はクランク軸１５の主軸受、１００は上記各構成
部品１〜１７を所定の個所に保持するためのクランクケ
ース、１８はバッファー室である。

このように構成されたスターリングエンジンにおいて、
ヒータチューブ２を連続的にバーナ等で加熱し、ターラ
チューブ４を連続的に水等によって冷却すれば、シリン
ダ内に圧力変動が生じ、これにより動力ピストン１０は
上下し、動力が取り出せる。

また、第２図は上記ディスプレーサ５とシリンダとの間
のシールを行なうためのピストンリング２１を示してお
り、このピストンリング２１は合い口がステップカット
された無潤滑材で成形されている。第３図はこのピスト
ンリング２１をディスプレーサ５のリング溝に装着した
状態を示しており、２２はピストンリング２１をシリン
ダ内面に押し付ける力を与えるためのテンションリング
、５ａはディスプレーサ５に設けられたリング溝である
。

このように構成されたスターリングエンジンの送気ピス
トンリングのシール性能は、非常に悪いことが判った。

即ち、ピストンリング２１に作用するガス圧力による力
（第３図中、Ｆ’ｌ）は、ディスプレーサ形スクーリン
グエンジン特有の作用から非常に小さく、従ってピスト
ンリング２１は通常テンションリング２２によってシリ
ンダ面に押し付けられ、ピストンリング上下間のガスシ
ールを行なっている。しかるに、ピストンリング２１は
シリンダ面との摩擦力、慣性力のためにディスプレーサ
５のリングｉｓａ内を上下してしまい、ピストンリング
のステップカットされた合い口にすきま間が発生し、゛
ここからガスが吹き抜けてしまうのである。

〔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、ピストンリングをシリンダ内面
に押し付けるための従来のテンションリングに加え、ピ
ストンリングの上下動を防ぐ第２のテンションリングを
設けることにより、ディスプレーサのシール性能を向上
させることのできるスターリングエンジンのディスプレ
ーサシール構造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４
図において、第３図と同一符号は同一機能部材である。

２２はピストンリング２１をシリンダ面に押し付けるた
めの第１のテンションリング、２６はピストンリング２
１をディスプレーサ５のリング溝５ａ下方に押し付ける
ためのシール機能を有した円環状の第２のテンションリ
ングであり、その断面形状はＵ字状となっている。

次にこのような構成において、ピストンリング２１に作
用する力と方向を説明する。第４図において、Ｆ２はピ
ストンリング２１をシリ、ンダ面に　　　・押し付ける
力（半径方向力）で、この力は第１のテンションリング
２２によって与えられる力ごゐる。Ｆ３．Ｆ４はディス
プレーサ５の往復動に伴って生じるピストンリング２１
の摩擦力とピストンリング２１に生じる慣性力との和を
示している。

Ｆ５．Ｆ６はピストンリング２１上下間に生じるシール
差圧によって生じる力、Ｆ７は上記シールエ 差＃によって生じるピストンリング２１をシリンダ面に
押し付ける力である。またＦ８は第２のテンションリン
グ２６によってピストンリング２１をリング溝５ａ下方
に押し付ける力である。

以上のような力がピストンリング２１に作用する訳であ
るが、この実施例では、ピストンリング２１をリング溝
下方に押し付ける合力Ｆａ、ＢちＦａ＝ＦＢ　−（Ｆ５
　＋Ｆ３”）がディスプレーサ５の往復動に関係なく得
られるように、かつピストンリング２１をシリンダ面に
押し付ける合力Ｆｂ、即ちＦｂ−Ｆ２　＋ｌ’７がディ
スプレーサ５の往復動に関係なく常にＦｂ＞Ｆａの関係
となるように、第１．第２のテンションリング２２．２
６の張力を設定している。

このような本実施例の構成によれば、ディスプレーサピ
ストンリングのガスもれ量が従来に比べ約１／２０程度
に軽減でき、また、たとえピストンリングのシリンダ面
との当接部が摩耗してもピストンリング本来の持つ自己
拡張作用によって、長期に渡って高性能なシールができ
、従って実用可能なスターリングエンジンを提供するこ
とができ、る。

なお、上記実施例では第２のテンションリングをピスト
ンリング上面とリング溝との間に装着した場合について
説明したが、上記第２のテンションリングはピストンリ
ング下面とリング溝との間に装着してもよく、上記実施
例と同様の考えで張力設定を行なえば、上記実施例と同
様の効果が得られる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明に係るスターリングエンジンのデ
ィスプレーサシール構造によれば、ディスプレーサに装
着されるピストンリングを第１のテンションリングでシ
リンダ面に押し付けるとともに、上記ピストンリングを
第２のテンションリングでリング溝の下又は上方向に押
し付けるようにしたので、ディスプレーサのシール性能
を従来　　　　　　、１に比して大幅に向上することが
でき、スターリングエンジンの実用化に非常に有効とな
る効果かある。

【図面の簡単な説明】

第１図はスターリングエンジンの代表的な構成例を示す
概略構成図、第２図は該スターリングエンジンのディス
プレーサに装着されるピストンリングの斜視図、第３図
は従来のディスプレーサのシール構造を示す図、第４図
は本発明の一実施例によるスターリングエンジンのディ
スプレーサシール構造を示す図である。 １・・・膨張シリンダ、５・・・ディスプレーサ、５ａ
・・・リング溝、１０・・・動力ピストン、２１・・・
ピストンリング、２２・・・第１のテンションリング、
２６・・・第２のテンションリング。 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 第４図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディスプレーサの往復動によってシリンダ内に圧
   力変動を生じさせ該圧力変動を動力ピストンに作用させ
   て出力を得るようにしたスターリングエンジンのディス
   プレーサシール構造であって、上記ディスプレーサに装
   着されるピストンリングをシリンダ面に押し付けるため
   の第１のテンションリングと、上記ピストンリングを該
   ピストンリングが装着されるリング溝の下又は上方向の
   どちらか一方に押し付けるための第２のテンションリン
   グとを備えたことを特徴とするスターリングエンジンの
   ディスプレーサシール構造。
2. （２）上記ピストンリングが上記第１、第２のテンショ
   ンリングにより押付けられることによって受ける力Ｆｂ
   、Ｆａは、ディスプレーサ往復動と無関係に常にＦａ＜
   Ｆｂとなるよう設定された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エンジンのデ
   ィスプレーサシール構造。
3. （３）上記第２のテンションリングは、その断面がＵ字
   形状の円環状に形成されるとともに、上記ピストンリン
   グの上面又は下面と上記リング溝との間に両者間をシー
   ルするよう装着されたものであることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載のスターリングエンジ
   ンのディスプレーサシール構造。