JP2645033B2 - スターリングエンジン - Google Patents

スターリングエンジン

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JP2645033B2
JP2645033B2 JP62246082A JP24608287A JP2645033B2 JP 2645033 B2 JP2645033 B2 JP 2645033B2 JP 62246082 A JP62246082 A JP 62246082A JP 24608287 A JP24608287 A JP 24608287A JP 2645033 B2 JP2645033 B2 JP 2645033B2
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F01MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; ENGINE PLANTS IN GENERAL; STEAM ENGINES
    • F01MLUBRICATING OF MACHINES OR ENGINES IN GENERAL; LUBRICATING INTERNAL COMBUSTION ENGINES; CRANKCASE VENTILATING
    • F01M1/00Pressure lubrication
    • F01M1/06Lubricating systems characterised by the provision therein of crankshafts or connecting rods with lubricant passageways, e.g. bores
    • 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
    • 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
    • F02G2270/00Constructional features
    • F02G2270/85Crankshafts

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Lubrication Of Internal Combustion Engines (AREA)

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り、特に潤滑経
路を改良したスターリングエンジンに関する。
(従来の技術) 最近、高効率の期間としてスターリングエンジンが注
目されている。スターリングエンジンは、通常、作動ガ
スの封入された膨張シリンダと圧縮シリンダとの間に加
熱用熱交換器、再生器、冷却用熱交換器を介在させると
ともに膨張シリンダ内に往復動自在に設けられた膨張ピ
ストンと圧縮シリンダ内に往復動自在に設けられた圧縮
ピストンとをそれぞれコネクテングロッドを介してある
位相差をもたせてクランク軸に連結し、このクランク軸
から回転動力を出力するように構成されている。
ところで、上記のように構成されるスターリングエン
ジンにおいて、クランク軸は各ピストンの背面を高圧に
保って作動ガスの漏れを防止するために密閉されたクラ
ンク室内に収容されている。また、動力はメカニカルシ
ール機構を介して外部へ取り出されるようになってい
る。そして、クランク室内に位置して潤滑を必要とする
部分、たとえばクランク軸とコネクテングロッドとの連
結部分やコネクテングロッドとピストンとの連結部分等
の潤滑は、第2図および第3図に示すような手段によっ
ている。なお、この例は先に発明者が試作した例であ
る。すなわち、図示しない膨張ピストンと一体に動くク
ロスヘッド1に軸2を介して連結されたコネクテングロ
ッド3と、同じく図示しない圧縮ピストンと一体に動く
クロスヘッドに軸を介して連結されたコネクテングロッ
ド4とが連結されるクラック軸5をクランク室6内に収
納している。そして、クランク室6の側壁部にクランク
軸5によって駆動されるギヤポンプ等のポンプ7を設
け、このポンプ7で油タンク8内の潤滑油を配管9を介
して汲み出し、この汲み出した潤滑油の一部をクランク
軸5内に形成された油通路10およびコネクテングロッド
3,4内に形成された油通路11を通して各軸受部12に供給
している。また、ポンプ7で汲み出した潤滑油のうちの
残りの潤滑油を配管13、調整弁14、配管15を介してクラ
ンク室6に隣接して設けられたメカニカルシール室16内
へ供給するようにしている。そして、クランク室6およ
びメカリカルシール室16内へ落下した潤滑油をクランク
室6の底壁部に設けられた孔17およびこれに通じた配管
18を介して油タンク8内へ戻すようにしている。なお、
第2図および第3図中19はクランク室構成壁を示し、20
は膨張側要素を示し、21は圧縮側要素を示している。
しかしながら、上記のように構成されたスターリング
エンジンにあっては、潤滑油供給経路が長いため潤滑油
の輸送効率が悪いばかりか、潤滑油の経路となる各配管
9,13,15,18を外部に設けているので、クランク室内部の
高圧ガスとのシール個所が多く、信頼性に欠ける問題が
あった。また、各配管9,13,15,18,調節弁14、油タンク
8が外部に設けられているので、これらの存在によって
全体が大型化するばかりか耐振性にも問題があった。
そこでこのような不具合の一部を解消するために、ク
ランク室と油タンクとを兼用させることが考えられる。
しかし、このようにするとクランク軸が回転したとき潤
滑油を撹拌するので、いわゆる撹拌損失が生じるばかり
か、シリンダ空間部に必要以上の潤滑油が回り込で性能
を悪化させる原因となる。
(発明が解決しようとする問題点) そこで本発明は、潤滑油の輸送効率を向上でき、しか
もシール個所の数を減らして装置としての信頼性を向上
でき、そのうえ全体の小型、、軽量化ならびに耐振性の
向上化を実現できるスターリングエンジンを提供するこ
とを目的としている。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明に係るスターリングエンジンは、膨張ピストン
と圧縮ピストンとがコネクテングロッドを介して連結さ
れるクランク軸を収容するクラック室と、このクランク
室の構成壁で底壁部の内部に形成された潤滑油室と、前
記クランク室の構成壁で側壁部の内側に接着されて前記
クランク軸により駆動されるポンプと、前記クランク室
の構成壁で前記側壁部の内部に形成されて前記潤滑油室
内と前記ポンプの吸込口とを接続する第1の油通路と、
前記ポンプによって送り出された潤滑油の一部を前記ク
ランク軸内および前記コネクテングロッド内を通して前
記クランク室内に存在する潤滑必要箇所へ案内する第2
の油通路と、前記クランク室の構成壁で前記側壁部の内
部および上壁部の内部に設けられて前記ポンプにより送
り出された潤滑油のうちの残り潤滑油を上記クランク室
に隣接して設けられたメカニカルシール室内へ案内する
第3の油通路と、この第3の油通路内で前記側壁部と前
記上壁部との境界位置に挿設された流量調整用のオリフ
ィス部材と、前記クランク室と前記潤滑油室との間に存
在する壁に設けられて上記クランク室内に落下した潤滑
油を上記潤滑油室内へ案内する第4の油通路と、前記ク
ランク室と前記メカニカルシール室との間に存在する壁
内に設けられて上記メカニカルシール室内の余分の潤滑
油を前記潤滑油室へ案内する第5の油通路とを備えてい
る。
(作用) 上記の如く、油溜めは勿論のこと油通路の全部がクラ
ンク室構成壁内およびクランク軸とコネクテングロッド
内に形成される。したがって、油通路を最短距離に形成
できることになる。このため、潤滑油の輸送効率を向上
させることが可能となる。また、潤滑油室をクランクう
室構成壁内に設け、さらに上記のように油通路も構成壁
内に設けているので、潤滑油を循環させるための要素の
全てが装置内に位置していることになり、シールの確実
化を図って信頼性を向上させることができるとともに全
体の小型軽量化ならびに耐振性の向上化が可能となる。
また、第3の油通路内にオリフィス部材を挿設している
ので、このオリフィス部材で第2の油通路および第3の
油通路を流れる潤滑油の流量配分を最適に設定できると
ともに、特に第3の油通路内でクランク室を構成してい
る側壁部と上壁部との境界位置にオリフィス部材を挿設
しているので、組立は勿論のこと、オリフィス部材の交
換、保守、点検の容易化を図ることができる。
(実施例) 以下、図面を参照しながら実施例を説明する。
第1図は本発明の一実施例に係るスターリングエンジ
ンの要部を切断して示す断面図であり、第2図と同一部
分は同一符号で示してある。したがって、重複する部分
の説明は省略する。
この実施例では、クランク室構成壁19の底壁部内にク
ランク軸5の延びる方向と平行するように延びる潤滑油
室31,32(但し、潤滑油室32は図示せず」。)が形成さ
れている。これら2つの潤滑油室31,32は連通してお
り、内部に所定量の潤滑油33が収容されている。
クランク室構成壁19で側壁部34内には一端側がフィル
タ35を介して潤滑油室31に通じ、他端側がポンプ7の吸
込口に通じた油通路36が形成されている。また、クラン
ク室構成壁19で側壁部34内および上壁部37内には、一端
側がポンプ7の吐出口に油通路10とともに通じ、他端側
がメカニカルシール室16に通じた油通路38が形成されて
いる。なお、この油通路38の側壁部34と上壁部37との境
界位置には流量を調整するためのオリフィス部材39が装
着されている。
一方、クランク室6と潤滑油室31とを仕切る仕切壁40
にはクランク室6内に落下した潤滑油を自重で潤滑油室
31内へ戻すための孔41が設けられている。また、クラン
ク室6とメカニカルシール室16とを仕切る仕切壁42には
メカニカルシール室16内に供給された潤滑油のうちの余
分の潤滑油を潤滑油室31へ戻すための油通路43が形成さ
れている。なお、図中44はシール部材を示している。
このような構成であると、クランク軸5の回転に伴な
ってポンプ7が動作すると、潤滑油室31内の潤滑油33の
一部が油通路36を介して吸上げられる。この潤滑油の一
部は油通路10,11を通って軸受部12を潤滑した後、孔41
を通って潤滑油室31へと戻される。また、残りの潤滑油
は、油通路38を通ってメカニカルシール室16内に供給さ
れる。そして、メカニカルシール室16内の余分の潤滑油
は、自重で油通路43を通って潤滑油室31へと戻される。
したがって、クランク室6内に潤滑油が溜まらない状態
で各部が良好に潤滑されることになる。
そして、この場合には、全ての油通路36,38,43および
油案内用の孔41をクランク室構成壁19内に形成している
ので、油通路を十分短かくでき、輸送効率を向上させる
ことができるばかりか、従来のものとは違ってシール部
分を大幅に少なくでき、しかも構造的にシールがし易い
ものとなる。したがって、装置としての効率向上化およ
び信頼性を向上させることができる。また、外部に油通
路や油溜めが露出していないので、小型化軽量化を図
れ、耐震性も向上させることができる。さらに、メカニ
カルシール室内へ潤滑油を供給する油通路38にオリフィ
ス部材39を挿設しているので、このオリフィス部材39で
油通路10および油通路38を流れる潤滑油の流量配分を最
適に設定できるとともに、特に油通路38内でクランク室
6を構成している側壁部と上壁部との境界位置にオリフ
ィス部材39を挿設しているので、組立は勿論のこと、オ
リフィス部材39の交換、保守、点検の容易化を図ること
もできる。
[発明の効果] 以上述べたように本発明によれば、潤滑油の案内経路
を前記構成にしたことによって、装置としての効率向上
化、信頼性の向上化、小型軽量化、保守点検の容易化な
らびに耐振性の向上化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係るスターリングエンジン
の要部縦断図、第2図は従来のスターリングエンジンの
要部縦断面図、第3図は第2図におけるA−A線矢視図
である。 3,4……コネクテングロッド、5……クランク軸、6…
…クランク室、7……ポンプ、10,11……油通路、12…
…軸受部、19……クランク室構成壁、20……膨張側、21
……圧縮側、31……潤滑油室、33……潤滑油、34……側
壁部、36,38,43……油通路、41……孔。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】膨張ピストンと圧縮ピストンとがコネクテ
    ングロッドを介して連結されるクランク軸を収容するク
    ラック室と、 このクランク室の構成壁で底壁部の内部に形成された潤
    滑油室と、 前記クランク室の構成壁で側壁部の内側に装着されて前
    記クランク軸によって駆動されるポンプと、 前記クランク室の構成壁で前記側壁部の内部に形成され
    て前記潤滑油室内と前記ポンプの吸込口とを接続する第
    1の油通路と、 前記ポンプによって送り出された潤滑油の一部を前記ク
    ランク軸内および前記コネクテングロッド内を通して前
    記クランク室内に存在する潤滑必要箇所へ案内する第2
    の油通路と、 前記クランク室の構成壁で前記側壁部の内部および上壁
    部の内部に設けられて前記ポンプによって送り出された
    潤滑油のうちの残り潤滑油を上記クランク室に隣接して
    設けられたメカニカルシール室内へ案内する第3の油通
    路と、 この第3の油通路内で前記側壁部と前記上壁部との境界
    位置に挿設された流量調整用のオリフィス部材と、 前記クランク室と前記潤滑油室との間に存在する壁に設
    けられて上記クランク室内に落下した潤滑油を上記潤滑
    油室内へ案内する第4の油通路と、 前記クランク室と前記メカニカルシール室との間に存在
    する壁内に設けられて上記メカニカルシール室内の余分
    の潤滑油を前記潤滑油室へ案内する第5の油通路と を具備してなることを特徴とするスターリングエンジ
    ン。
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