JPS63170548A

JPS63170548A - スタ−リングエンジン

Info

Publication number: JPS63170548A
Application number: JP249887A
Authority: JP
Inventors: Katsumasa Araoka; 勝政荒岡; Takeshi Yamashita; 剛山下; Kiyoshi Kagawa; 香川　澄
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1987-01-08
Filing date: 1987-01-08
Publication date: 1988-07-14

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明は、スターリングエンジンに係わり、特に油防止
構造の改良をはかったスターリングエンジンに関する。

（従来の技術）一般にスターリングエンジンは、膨脹シリンダに加熱器
が、圧縮シリンダには冷却器がそれぞれ接続され、加熱
器と冷却器とを再生器によって連結されており、膨脹シ
リンダ内に移動自在に収納された膨脹ピストンと、圧縮
シリンダ内に移動自在に収納された圧縮ピストンとがク
ランク軸に連結されている。これら膨脹シリンダから圧
縮シリンダにわたる経路内にはヘリウム等の作動流体が
封入されている。

そして、加熱器により作動流体が加熱され膨脹すること
で膨脹ピストンが下降してクランク軸を回転させ、膨脹
ピストンの上昇時に作動流体を押出して圧縮シリンダ側
に移送させる。これを繰返してクランク軸は回転するも
のとなっている。

ここで、クランク軸を保持しているクランク室内部には
、各上下運動及び回転運動をスムーズにするために潤滑
油が使用されており、この油が作動流体に混入するとエ
ンジン性能の低下を招く。

このため、クランク室側から各シリンダ側に潤滑油が侵
入するのを防止する、つまり油止の必要がある。

第３図は従来のスターリングエンジンのオイルシール部
の構造を示す断面図である。膨脹シリンダ及び圧縮シリ
ンダの各ピストンロッド８，９に一般的な接触型オイル
シール１０１を複数設け、その下段には接触型油かきリ
ング１０３を設けている。

そして、浦かきリング１０３により潤滑油をかき落とす
と共に、オイルシール部１０１によりシールすることに
より、クランク室側からシリンダ側への潤滑油の侵入を
防止するものとなっている。なお、図中１０５は油かき
リング１０３によりかき落とされた潤滑油をクランク室
側に戻すための油穴を示している。

しかしながら、この種の構造にあっては次のような問題
があった。即ち、オイルシール部の上下間は圧力が変動
しており、完全に油を防止するのは困難である。また、
圧力変動に十分耐えるオイルシールにすると、摺動抵抗
が増大してエンジン出力の低下を招く。同様に、接触型
油かきリングによる摺動抵抗も損失となっていた。その
他、オイルシールと油かきリングの形状が同一でなく、
油穴も設ける必要があり、装着、保守１点検が面倒であ
った。　。

（発明が解決しようとする問題点）このように、従来の油防止機構は、シール上下間の圧力
変動に対して十分な効果を発揮しておらず、またシール
効果を発揮させるためにオイルシールの数を多くしたり
緊縛力を大きくすると、摺動抵抗が増大してエンジン出
力の低下を招く。

その他、接触型油かきリングも摺動抵抗となっており、
さらに油かきリングの溝が特殊形状となり、装着、保守
９点検が面倒である等の問題があった。

本発明は上記事情を考慮してなされたもので、その目的
とするところは、圧力変動に対しても十分な油止め効果
を発揮することができ、且つシール部における摺動抵抗
の低減をはかり得、エンジン出力の増大をはかり得るス
ターリングエンジンを提供することにある。

［発明の構成コ（問題点を解決するための手段）本発明の骨子は、従来の接触型油かきリングの代りに、
ピストンロッドに対して非接触の油防止板を用いること
にある。

即ち本発明は、作動流体通路の一方を膨脹シリンダに接
続し他方を再生器通路側に接続した複数の伝熱管を燃焼
室内に配列した加熱器と、圧縮シリンダに接続した冷却
器と、この冷却器と前記加熱器とを連結する再生器とを
有するスターリングエンジンにおいて、前記各シリンダ
内に移動自在に収納されたピストンロッドに非接触で微
少な間隙を持つように固定され、クランク室側からシリ
ンダ側への潤滑油の侵入を防止する複数の防止板を設け
るようにしたものである。

（作用）上記構成であれば、シール部の上下間に圧力変動があっ
ても、複数の防止板間に設けた空間により圧力変動差は
軽減され、最上段にあるオイルシールの効果を十分発揮
させることができる。また、油の立上がりは、この防止
板によりかき落ち、更に微細な網目類を通してミスト状
の油は再液化し落ちることにより、必要最少限の油のみ
オイルシールで止めることになるため、信頓性が増し寿
命的にも安定することになる。また、防止板はピストン
ロッドに対して非接触で構成しているため、ロッドに対
する摺動抵抗がなく、エンジン出力等の性能を低下させ
ずに十分な効果を発揮する。

（実施例）以下、図面に基づきこの発明の一実施例を詳細に説明す
る。

第１図は同実施例に係わるスターリングエンジンの概略
構成を示す断面図である。膨脹シリンダ１内には膨脹ピ
ストン３が移動自在に収納され、圧縮シリンダ５内には
圧縮ピストン７が移動自在に収納されている。膨脹ピス
トン３及び圧縮ピストン７は、ピストンロッド８，９か
らコネクティングロッド１１．１３を介してクランク室
１４に保持されて紙面に直交する方向に延設されたクラ
ンク軸１５に連結されている。即ち、膨脹ピストン３及
び圧縮ピストン７の移動により、クランク軸１５が回転
させられるものとなっている。

ここで、クランク室１４内は、オイルタンク１６から供
給される潤滑油４で油雰囲気になっている。この潤滑油
は、クランク軸１５．コネクティングロッド１１，１３
及びピストンロッド８゜９の回転運動及び上下運動をス
ムーズにするものである・。

膨脹シリンダ１の上部には、断熱材１７で周囲を覆われ
た燃焼室１９が形成されている。そして、膨脹シリンダ
１の頂部外周部には加熱器としての伝熱管２１が複数本
装着されている。この伝熱管２１は、内部に形成された
作動流体通路の一方を膨脹シリンダ１に接続され、他方
を再生器２３側に接続されている。そして、再生器２３
と圧縮シリンダ５との間には、冷却器３５が介装されて
いる。また、燃焼室１９の上部には燃焼器３７が設けら
れており、燃焼室１９内で発生した排気は、予熱器３９
を経て排気筒４１から排出されるものとなっている。

ここまでの基本的構成は従来一般的なスターリングエン
ジンと同様であり、本実施例がこれと異なる点は、ロッ
ドシール部の構成にある。即ち、前記クランク室１４内
の油は、ピストンロッド８゜９で作動流体に混入しない
ようにシールされている。シール部１８の詳細は、第２
図に示すように上段（或いは下段）に接触型オイルシー
ル５１が設けられ、下段（或いは上段）に非接触でピス
トンロッド８，９とは微少の隙間を持つように固定され
た複数の防止板５３が設けられている。そして、複数の
防止板５３の間には適当な空間５５が設けられている。

ここで、防止板５３は、超微細な網（例えば網目１０〜
３０μφ）を複数重ねて構成するか、又は超微細な粒子
（例えば２０μφ）を焼結したフィルタ的な構成となっ
ている。また、上部オイルシール５１と防止板構成品５
７は外形寸法が同一に形成されている。

このような構成であれば、複数の防止板面５３の空間５
５により、オイルシール５１の上下間に圧力変動があっ
てもその圧力差は軽減されるので、緊縛力の小さい、つ
まり摺動抵抗の小さいオイルシールを使用することが可
能となる。しかも、非接触で摺動抵抗の無い状態であり
ながら、防止板５３の超微細な網目により油はミスト状
のものまで落とすことができ、必要最少限の油のみ上段
のオイルシール５１で止めることになる。従って、シー
ル部における摺動抵抗の低減をはかり、エンジン出力の
増大をはかることができる。また、上段オイルシール５
１と防止板構成品５７との外形寸法を同一としているの
で、装着、保守２点検を容易に行い得る等の利点もある
。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
く、その要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施す
ることができる。例えば、前記防止板の数や材質等は、
仕様に応じて適宜室めればよい。同様に、防止板を構成
する網目や焼結金属の直径等の条件は、仕様に応じて適
宜変更可能である。

［発明の効果］以上詳述したように本発明によれば、シール部の上下間
の圧力変動差を防止板により軽減させ、安定したシール
効果を発揮させることができる。

さらに、シール部における摺動抵抗が小さいため、スタ
ーリングエンジンの出力増大をはかることができ、その
有用性は絶大で弗る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わるスターリンゲニンジ
ンの概略構成を示す断面図、第２図は上記スターリング
エンジンのシール部構成を示す断面図、第３図は従来の
シール部構成を示す断面図である。１・・・膨脹シリンダ、３・・・膨脹ピストン、４・・
・潤滑油、５・・・圧縮シリンダ、７・・・圧縮ピスト
ン、８゜９・・・ピストンロッド、１１．１３・・・コ
ネクティングロッド、１４・・・クランク室、１８・・
・オイルシール部、５１・・・オイルシール、５３・・
・防止板、５７・・・防止板構成品。出願人代理人　弁理士　鈴江武彦第１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）作動流体通路の一方を膨脹シリンダに接続し他方
を再生器通路側に接続した複数の伝熱管を燃焼室内に配
列した加熱器と、圧縮シリンダに接続した冷却器と、こ
の冷却器と前記加熱器とを連結する再生器とを有するス
ターリングエンジンにおいて、前記各シリンダ内に移動
自在に収納された膨脹ピストン及び圧縮ピストンのロッ
ドシール部にピストンロッドに非接触で微少な隙間を持
つように固定され、クランク室側からシリンダ側への潤
滑油の侵入を防止する複数の防止板を設けてなることを
特徴とするスターリングエンジン。
（２）前記防止板は、超微細な網を重ねて構成するか、
或いは超微細な粒子を焼結したフィルタ的な構成品とし
、隣接する防止板間には微少な空間を設けたことを特徴
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。
（３）前記防止板は、前記ロッドシール部に設けられた
接触型オイルシールと前記ピストンロッドに連結される
コネクティングロッドを収容するクランク室部との間に
配置されたもので、且つ上記接触型オイルシールと外形
寸法を同一とす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エンジン。