JP2828969B1

JP2828969B1 - ガス圧縮／膨張機

Info

Publication number: JP2828969B1
Application number: JP24024497A
Authority: JP
Inventors: 達也廣瀬
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1997-08-22
Filing date: 1997-08-22
Publication date: 1998-11-25
Anticipated expiration: 2017-08-22
Also published as: JPH1163705A

Abstract

【要約】【課題】オイルが作動ガスに混入するのを防止し、こ
れにより信頼性が高く、かつ、寿命の長いガス圧縮／膨
張機を提供すること。【解決手段】作動部と駆動部とを仕切る仕切部の手前
にスライダー案内部空間を設けて、スライダーが仕切部
に接触しないようにすると共に、仕切部にはメインオイ
ルシール部を配設し、そのメインオイルシール部を挟む
前後空間を連通するガス通路を設けてメインシール部に
おける前後差圧を無くすことにより、駆動部から作動部
へのオイルの侵入を防止するようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ピストンの往復運
動によりガスを圧縮または膨張させるガス圧縮／膨張機
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来よりガス圧縮／膨張機は、スターリ
ング冷凍機、スターリングエンジン及びレシプロ式コン
プレッサ等に広く用いられている。

【０００３】図１４は、かかるガス圧縮／膨張機の概略
構成を示している。ガス圧縮／膨張機１００は、ピスト
ン１１１を有して当該ピストン１１１により作動ガスを
圧縮／膨張する作動部１１０と、ピストン１１１に駆動
力を与える駆動部１２０とを有し、これらが仕切部１３
０により区分けされている。また駆動部１２０に設けら
れたクランク機構１２１には、コネクティングロッド１
２２を介してスライダー１２３が接続されている。

【０００４】そしてピストン１１１とスライダー１２３
は、仕切部１３０を挿通するロッド１４０により連結さ
れて、クランク機構１２１の回転運動が往復運動に変換
されてピストン１１１に伝達されている。これにより作
動部１１０内の作動ガスがピストン１１１の往復運動に
より圧縮又は膨張される。

【０００５】クランク機構１２１はオイル１２４で潤滑
されているが、当該オイル１２４が作動部１１０に侵入
して作動ガスに混入するとオイルによる作動ガス通路の
目詰りや作動効率等をもたらす。このため仕切部１３０
には、ロッド１４０に挿嵌するシール材１３１が設けら
れて、当該ロッド１４０と摺擦することによりロッド１
４０に付着しているオイル１２４を拭い落としている。

【０００６】図１５はシール材１３１が配設されている
部分の断面図である。シール材１３１は、シール収納部
１３２に収納され、バックアップ材１３３によりロッド
１４０側に付勢されている。上述したようにシール材１
３１のシール効果は、当該シール材１３１とロッド１４
０との摺擦により付着したオイル１２４を拭い去ること
により達成されるため、十分にオイル１２４を拭い去る
には強いバックアップ力でシール材１３１を付勢する必
要がある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このようなオ
イル１２４の除去方法は、長時間使用するとシール材１
３１が摩耗してシール効果が低下する問題があった。

【０００８】また、スライダー１２３が上死点に達する
と、当該スライダー１２３は仕切部１３０の距離が短く
スライダー１２３に付着しているオイル１２４が、仕切
部１３０に接触し多量に付着し、シール部へ侵入するよ
うになる。

【０００９】さらに、往復運動するスライダー１２３に
付着したオイル１２４が、慣性力によりシール材１３１
の方向に飛ばされたり、運転によりスライダー１２３と
仕切部１３０との間にオイル１２４が溜り、これがスラ
イダー１２３によりシール材１３１の方向に蹴飛ばされ
たりする事態が生じる。

【００１０】上述した状況が生じると、ロッド１４０の
往復運動によりオイル１２４が徐々に作動部１１０側に
送り込まれ、遂には作動部１１０に侵入し作動ガスに混
入して、当該ガス圧縮／膨張装置の性能を低下させてし
まう。従って、装置を使用不能にする。即ち装置の寿命
が、これらにより律せられる。

【００１１】そこで本発明は、上記問題を解決してオイ
ルが作動ガスに混入するのを防止し、これにより信頼性
が高く、かつ、寿命の長いガス圧縮／膨張機を提供する
ことを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係るガス圧縮／
膨張機は、ロッドの一端が接続されたピストンを往復動
作可能に収納する作動部と、当該ロッドの他端に接続さ
れたスライダーをスライダー案内部に沿って往復動作さ
せる駆動機構を収納する駆動部と、ロッドが挿通し作動
部と駆動部とを仕切る仕切部とを有している。

【００１３】そして、仕切部の内部にロッドを含んで設
けられ、かつ、ロッド径方向の寸法が当該ロッドに付着
しているオイルの厚みより大きく形成された中間室と、
仕切部と上死点に達したスライダーとの間の寸法が、当
該スライダーに付着しているオイルの厚みより大きく形
成されたスライダー案内部空間と、スライダー案内部空
間に溜ったオイルをオイル槽に戻すオイル戻手段とを設
ける。この中間室のロッド径方向の寸法は、当該ロッド
に付着しているオイルの厚みより大きくする。

【００１４】これにより、スライダーに付着しているオ
イルが、直接仕切部に接しないようにすると共に、オイ
ルシールを付勢することなくロッドに付着しているオイ
ルが作動部に侵入するのを防止する。

【００１５】さらに、中間室の駆動部寄りの仕切部には
メインオイルシール部を配設すると共にそのメインシー
ル部を挟む前後空間を連通するガス通路を設けることに
より、メインシール部における前後差圧を無くして駆動
部から中間室へのオイルの侵入を効果的に防止してい
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら、
本発明の実施の形態を詳細に説明する。

【００１７】本発明の実施の形態を図を参照して説明す
る。図１は、本発明にかかるオイルシール装置をディス
プレーサ型のスターリング冷凍機に適用した場合の当該
スターリング冷凍機の概略構成図である。

【００１８】なお本発明は、ディスプレーサ型のスター
リング冷凍機以外に膨張ピストン型のスターリング冷凍
機、スターリングエンジン及びレシプロ式コンプレッサ
等に用いてもよいことを付言する。また、符号について
は、例えばスライダー４２１（４２１ａ、４２１ｂ）と
記載する場合、これらを特に区別する必要がない場合に
は、総括番号４２１により４２１ａ及び４２１ｂを示す
ものとする。

【００１９】スターリング冷凍機１０は、作動ガスを圧
縮する圧縮部２０、作動ガスと熱交換を行って当該作動
ガスを膨張させるディスプレーサ部３０及び圧縮部２０
及びディスプレーサ部３０に駆動力を与える駆動部４０
０、該駆動部４００と圧縮部２０及び駆動部４００とデ
ィスプレーサ部３０を仕切る仕切部５００（５００ａ、
５００ｂ）等を有して、圧縮部２０及びディスプレーサ
部３０が作動部を構成している。そこで、以下の説明で
は、特に圧縮部２０及びディスプレーサ部３０を区別す
る必要がない場合には作動部２０、３０と記載する。

【００２０】圧縮部２０は、作動ガスを圧縮等する作業
空間である圧縮空間２２、該圧縮空間２２に内接して自
在に往復運動する圧縮ピストン２１等を有している。デ
ィスプレーサ部３０は、作動ガスの膨張等が行われる膨
張空間３２、該膨張空間３２に内接して自在に往復運動
するディスプレーサ３１を有している。

【００２１】なお、圧縮部２０とディスプレーサ部３０
とは、ガス流路６０で連通されて、当該ガス流路６０を
通り作動ガスが圧縮部２０とディスプレーサ部３０と行
き来し、ピストンである圧縮ピストン２１及びディスプ
レーサ３１により圧縮及び膨張が行われる。

【００２２】ディスプレーサ３１は、例えば銅、鉛、ス
テンレス鋼の金網状又は球状からなる蓄冷材によって形
成された蓄冷器３３から構成されている。そして、ディ
スプレーサ３１が駆動部３０の方向に移動する際には、
作動ガスは蓄冷器３３を通過して蓄冷材に放熱し、ディ
スプレーサ３１が駆動部３０から離れる方向に移動する
際には、作動ガスは蓄冷器３３を通過して蓄冷材から吸
熱する。

【００２３】駆動部４００は、駆動空間４０１に設けら
れたクランク機構４１１、該クランク機構４１１とコネ
クティングロッド４１２（４１２ａ、４１２ｂ）を介し
て連結されたスライダー４２１（４２１ａ、４２１
ｂ）、該スライダー４２１が往復運動するように当該ス
ライダー４２１を案内するスライダー案内部４２２（４
２２ａ、４２２ｂ）、クランク機構４１１の下部に設け
られて、当該クランク機構４１１やスライダー４２１を
潤滑するオイルＰが貯留されたオイル槽４１３、クラン
ク機構４１１を回動させる図示しないモータ等を有して
いる。

【００２４】そして、駆動部４００に設けられたクラン
ク機構４１１の駆動力は、コネクティングロッド４１２
を介してスライダー４２１に伝達される。このとき２つ
のコネクティングロッド４１２は、同一の作用点でクラ
ンク機構４１１から駆動力を受ける構成となっているの
で、圧縮ピストン２１及びディスプレーサ３１は、クラ
ンク機構４１１の回転運動に同期して往復運動するよう
になる。

【００２５】このとき、圧縮ピストン２１とディスプレ
ーサ３１とは、夫々直交して配設されているので、コネ
クティングロッド４１２ａが略水平になるときは、圧縮
ピストン２１は殆ど動かないが、ディスプレーサ３１は
最も大きく動くようになる。逆にコネクティングロッド
４１２ｂが略垂直になるときは、ディスプレーサ３１は
殆ど動かないが、圧縮ピストン２１は最も大きく動くよ
うになる。従って、圧縮ピストン２１とディスプレーサ
３１とは、位相が略９０度ずれて同期運動するようにな
る。

【００２６】ディスプレーサ部３０側に設けられたスラ
イダー４２１ｂの側面は、当該スライダー４２１の軸心
方向に沿って切欠きされて、スライダー案内部４２２ｂ
となす空間がオイル戻手段であるオイル戻空隙４１４を
形成している。図２（ａ）における点線領域が、当該オ
イル戻空隙４１４を示している。

【００２７】無論、スライダー４２１ａにかかる切欠き
を設けても不都合は生じず、寧ろ本発明では以下の理由
により積極的に切欠きを設けている。即ち、切欠きがな
い場合は、オイルＰがスライダー案内部空間に溜り、後
述するオイルシール５１１に付着する。そこで、スライ
ダー案内部空間４１６ａの圧力を常に駆動空間４０１の
圧力と等しくなるようにして、かかる力が発生しないよ
うにしている。

【００２８】なお、以下の説明では複数のオイルシール
について言及するので、オイルシール５１１及び後述す
るオイルシール５１９をメインオイルシール５１１及び
メインオイルシール５１９と記載して他のオイルシール
と区別する。

【００２９】また、オイルシールには、いわゆる「Ｏリ
ング」等の独立部材のみならず、例えば後述する駆動部
隔壁等のオイルを除去する作用を持つ部材含まれ、また
シール面がロッドに密着する場合及びこれらの間にクリ
アランスが存在する場合も含まれ、以下の記載において
は、適宜これらを単にオイルシールと載する。更にガス
シールに関しても同様である。しかし、特に限定する必
要がある場合には、その旨を記載することにする。

【００３０】スライダー４２１ａが往復運動して左端死
点に達した際に、当該スライダー４２１ａのスライダー
頭面４２３ａに付着しているオイルＰが、駆動部隔壁４
１５ａに接しないように、スライダー４２１ａのストロ
ーク又は駆動部隔壁４１５ａの位置が設定され、また同
様にスライダー４２１ｂが上死点に達した際に、当該ス
ライダー４２１ｂのスライダー頭面４２３ｂに付着して
いるオイルＰが、駆動部隔壁４１５ｂに接しないよう
に、スライダー４２１ｂのストローク又は駆動部隔壁４
１５の位置が設定されている。

【００３１】ここで、左端死点とは、スライダー４２１
ａが最も圧縮部２０側に接近した点を言い、上死点とは
スライダー４２１ｂが最もディプレーサ部３０側に接近
した点を言う。また後述する右端死点とは、スライダー
４２１ａが圧縮部２０から最も離れた点を言い、下死点
とはスライダー４２１ｂがディプレーサ部３０から最も
離れた点を言う。

【００３２】従って、スライダー４２１と仕切部５００
との間には隙間が必ず生じ、かかる隙間をスライダー案
内部空間４１６（４１６ａ、４１６ｂ）と定義する。

【００３３】スライダー案内部空間４１６ａとオイル槽
４１３とは、オイル戻手段であるオイル戻路４１７によ
り連通されて、当該オイル戻路４１７によりスライダー
案内部空間４１６ａに侵入したオイルＰをオイル槽４１
３に戻している。

【００３４】なお、オイル戻手段としてスライダー案内
部４２２ａにオイル戻路４１７を設け、スライダー４２
１ｂにオイル戻空隙４１４を設けたのは以下の理由から
である。即ち、図１に示すスターリング冷凍機では、デ
ィスプレーサ部３０を縦方向に設けているため、スライ
ダー案内部空間４１６ｂのオイルＰは、重力によりオイ
ル戻空隙４１４から滴下してオイル槽４１３に戻ること
ができる。図２（ａ）の矢印は、この様にして滴下する
オイルＰの流れを示している。

【００３５】一方、圧縮部２０は横方向に設けられてい
るので、スライダー案内部空間４１６ａのオイルＰは重
力によりオイル槽４１３に戻ることができない。このた
めスライダー案内部４２２ａの内部を通るオイル戻路４
１７を設けて、スライダー案内部空間４１６ａに溜るオ
イルＰがオイル槽４１３に戻るようにしている。

【００３６】なお、圧縮部２０又はディスプレーサ部３
０が水平に配設されず、図２（ｂ）に示すように駆動部
４００の方向から見て上向きに傾けて設けられている場
合には、オイル戻路４１７である必要はなくオイル戻空
隙４１４であってもよい。

【００３７】この場合には、オイル戻空隙４１４の少な
くとも１つが鉛直下方に向くように配設することが必要
である。これにより、スライダー案内部空間４１６ａに
溜るオイルＰはオイル戻空隙４１４を流れてオイル槽４
１３に戻ることができる。

【００３８】また、縦方向に圧縮部２０又はディスプレ
ーサ部３０が設けられた場合には、オイル戻空隙４１４
である必要はなくオイル戻路４１７であってもよい。

【００３９】オイル戻空隙４１４の形状は、図２に示し
たものに限られず、スライダー４２１ｂの側面に形成し
た溝であってもよく、またスライダー案内部４２２に形
成した溝であってもよい。

【００４０】さらに、オイル戻空隙４１４は、スライダ
ー４２１に当該スライダー４２１の運動方向に設けた貫
通穴であってもよい。

【００４１】なお、図１に示すスターリング冷凍機で
は、圧縮部２０が横方向に設けられ、ディスプレーサ部
３０が縦方向に設けられている。このため、スライダー
頭面４２３ｂに付着しているオイルＰの厚みは均一とみ
なすことができるが、スライダー頭面４２３に付着して
いるオイルＰは、重力により鉛直下方に集まるようにな
って、厚みに分布が生じる。

【００４２】このように、オイルＰの厚みといっても一
概に決らないが、本明細書において「オイルの厚み」と
記載する場合には、厚みが最も厚い所のオイルの厚みを
言うものとする。従って、スライダー頭面４２３に付着
したオイルＰの厚みは、鉛直下方側のオイルＰの厚みで
ある。

【００４３】仕切部５００は、スライダー４２１ａの往
復運動を圧縮ピストン２１に伝達するロッドＲａ、スラ
イダー４２１ｂの往復運動をディスプレーサ３１に伝達
するロッドＲｂ、これらロッドＲ（Ｒａ、Ｒｂ）に付着
したオイルＰを拭い落すメインオイルシール５１１（５
１１ａ、５１１ｂ）、圧縮空間２２と駆動空間４０１と
の圧力干渉及び膨張空間３２と駆動空間４０１との圧力
干渉を防止すると共に、ロッドＲに付着したオイルＰ
が、圧縮空間２２及び膨張空間３２に侵入するのを防止
する中間室５２１（５２１ａ、５２１ｂ）等を有してい
る。以下、圧縮空間２２及び膨張空間３２を総称して作
動空間２２、３２という。

【００４４】中間室５２１は仕切部５００の内部に形成
され、中間室５２１とスライダー案内部空間４１６は駆
動部隔壁４１５（５９ａ、５９ｂ）により仕切られ、中
間室５２１ａと圧縮部２０及び中間室５２１ｂとディス
プレーサ部３０は、作動部隔壁５３１（５３１ａ、５３
１ｂ）により仕切られている。

【００４５】そして、メインオイルシール５１１は、駆
動部隔壁４１５に設けられて、ロッドＲに付着したオイ
ルＰを拭い落している。但し、オイルＰは完全に除去さ
れることはなく、油膜状態で当該ロッドＲに残留してい
る。メインオイルシール５１１としてＰＴＦＥ等の比較
的柔らかい材質からなる部材を用いることが可能であ
る。

【００４６】中間室５２１は、当該中間室５２１の側壁
５２２（５２２ａ、５２２ｂ）と内部に挿通するロッド
Ｒの表面との距離Ｌ２が、ロッドＲに付着しているオイ
ルＰの厚みＴより大きくなるように形成されている。即
ち、Ｌ２＞Ｔが満たされている。なお、当該オイルＰの
厚みは、先に行た「オイルの厚み」の定義に従ってい
る。

【００４７】この中間室５２１内のロッドＲに付着して
いるオイルＰは、メインオイルシール５１１で完全に除
去さず、油膜として残ったものである。

【００４８】また、当該中間室５２１におけるロッドＲ
の軸方向の寸法Ｌ１は、当該ロッドＲのストロークＳよ
り長く設定されている。即ち、Ｌ１＞Ｓが満たされてい
る。これにより、ロッドＲに付着しているオイルＰの先
端が、中間室５２１の作動部隔壁５３１に接触するのを
防止している。

【００４９】ここで、ロッドＲに付着しているオイルＰ
の先端とは、中間室５２１内のロッドＲに付着している
オイルＰであって、圧縮部２０側及びディスプレーサ部
３０側に最も近くに付着しているオイルＰに位置を言
う。

【００５０】このように中間室５２１の寸法を設定する
することにより、例え中間室５２１内のロッドＲにオイ
ルＰが付着しても、当該オイルＰが中間室５２１の側壁
５２２と接触することが防止でき、よってオイルＰの作
動空間２２、３２への侵入を防止することができる。

【００５１】また、ロッドＲは往復運動しているので、
中間室５２１の作動ガス側の側壁５２３とオイルＰの先
端との距離は当該往復運動に同期して変化するが、常に
オイルＰの先端が作動ガス側の側壁５２３に接しないよ
うになっているので、作動ガス側の側壁５２３は常にオ
イルレス状態を維持することが可能になる。以上によ
り、作動部２０、３０にオイルＰが侵入するのが防止で
きる。

【００５２】なお、上記各寸法Ｌ１、Ｌ２は、圧縮部２
０及びディスプレーサ部３０の設置方向、圧縮ピストン
２１及びディスプレーサ３１のストロークＳ、ロッドＲ
の直径及び材質、メインオイルシール５１１の形状及び
当該メインオイルシール５１１の付勢の有無を勘案して
設定されるものである。

【００５３】例えば、図１に示すスターリング冷凍機１
０の場合には、圧縮部２０とディスプレーサ部３０とは
略直交して配設されている。このため中間室５２１ａ内
のロッドＲａに付着しているオイルＰはロッドＲａと直
交する方向に重力の影響を受ける。従って、中間室５２
１ａ、５２１ｂの水平角に依存して、当該ロッドＲに付
着するオイルＰの厚みＴが異なってくる。

【００５４】また、ストロークＳやロッドＲの直径の違
いにより、中間室５２１内のロッドＲの表面積が異なる
ため、当該中間室５２１にロッドＲに残留するオイル量
も異なる。

【００５５】ところで、駆動部４００にはスライダー４
２１を駆動するモータが収納されており、その発熱によ
り温度が上昇する。一方、作動部２０と３０の間は冷却
された作動ガスが行き来する。このため、駆動部４００
におけるモータの温度上昇による駆動空間４０１の圧力
上昇、あるいは、作動部２０、３０における作動ガスの
温度低下による作動空間２２、３２の圧力減少がメイン
オイルシール部５１１の前後空間の圧力に影響を及ぼ
し、スライダー案内部空間４１６側の平均圧力が中間室
５２１側の平均圧力の方がより高くなり、スライダー案
内部空間４１６から中間室５２１に駆動部のオイルが侵
入する場合が生じる。

【００５６】このような不具合を除くためには、メイン
オイルシール部前後空間を連通するガス孔を設けると良
く、これによりオイルシール部の前後差圧を無くすこと
が出来る。

【００５７】本実施例では図１に示すように、スライダ
ー４２１の先端部に形成されるスライダー案内部空間４
１６と中間室５２１とを連通するガス通路５７１（５７
１ａ、５７１ｂ）を設けてメインオイルシール部の前後
差圧を無くすようにしている。

【００５８】本実施の形態にかかるスターリング冷凍機
１０は上記のように構成されて、図示省略する駆動モー
タの回転によってクランク機構４１１から圧縮ピストン
２１及びディスプレーサ３１に駆動力が伝達される。

【００５９】次に、上記構成に基づくスターリング冷凍
機１０の動作を説明する。なお上述したように圧縮ピス
トン２１とディスプレーサ３１との位相がずれているた
め、後述する圧縮過程、膨張過程等は厳密に区別できな
いことを付言しておく。

【００６０】圧縮ピストン２１が左端死点から右端死点
に移動するときは、圧縮空間２２内の作動ガスは圧縮ピ
ストン２１により等温圧縮される。

【００６１】この間、ディスプレーサ３１は上動し、上
死点に達した後に下動する。ディスプレーサ３１の上動
にともない圧縮された作動ガスは、ガス流路６０を介し
てディスプレーサ部３０側に送られ、ディスプレーサ３
１が下動すると作動ガスは蓄冷器３３を通過し当該蓄冷
器３３に放熱して膨張空間３２に送られる。

【００６２】ディスプレーサ３１が下死点に達するに従
い、圧縮ピストン２１は右端死点から左端死点に移動
し、作動ガスは膨張して降温する。この時の膨張過程は
等温膨張過程であるため、膨張により降温しただけ外部
の熱を吸熱する。即ち、冷却することができる。

【００６３】圧縮ピストン２１が、左端死点に近づくに
従い、ディスプレーサ３１は上動を始め、作動ガスはデ
ィスプレーサ３１を通過し、蓄冷器３３から吸熱して１
サイクルが終了する。

【００６４】ところで、上記サイクル中に圧縮部２０や
ディスプレーサ部３０にオイルＰが侵入すると、スター
リング冷凍機１０の冷凍効率が低下してしまう。かかる
オイルＰの侵入は、スライダー４２１のスライダー頭面
４２３ｂに付着したオイルＰが、駆動部隔壁４１５に直
接接触したときに顕著となる。

【００６５】即ち、オイルＰがメインオイルシール５１
１に押しつけられると、オイルＰは逃場を失いメインオ
イルシール５１１のシール面に侵入する。このような状
態で、ロッドＲが往復運動すると、作動部２０、３０の
方向に多量のオイルＰが侵入して、短時間で当該作動部
２０、３０に達してしまうようになる。

【００６６】そこで、スライダー案内部空間４１６の寸
法をスライダー頭面４２３に付着しているオイルＰの厚
みＴより大きな寸法にして当該接触を断っている。

【００６７】また、スライダー４２１が往復運動するの
で、当該往復運動によりスライダー頭面４２３に付着し
たオイルＰが往復運動の慣性力で飛ばされてメインオイ
ルシール５１１に付着する場合がある。かかる飛散によ
るメインオイルシール５１１へのオイルＰの付着量は、
スライダー案内部空間４１６を確保することにより、当
該オイルＰがスライダー案内部空間４１６を飛散してい
る間に落下するため減少させることが可能である。

【００６８】また、装置の運転により、オイルＰがスラ
イダー案内部空間４１６に溜り、往複運動するスライダ
ー４２１が溜ったオイルＰを蹴飛ばしてメインオイルシ
ール５１１に付着させてしまう事態も生じ得る。このよ
うな事態を回避すべく、スライダー案内部空間４１６ａ
とオイル槽４１３とを連通するオイル戻路４１７を設け
て、当該スライダー案内部空間４１６ａにオイルＰが溜
らないようにし、またスライダー４２１ｂにオイル戻空
隙４１４を設けて、スライダー案内部空間４１６ｂにオ
イルＰが溜らないようにしている。

【００６９】また、スライダー案内部空間４１６を設け
ることにより、メインオイルシール５１１に付着するオ
イルＰ量が少なくできるので、当該メインオイルシール
５１１をロッドＲに強く付勢しなくても、実用上問題の
ない程度まで拭い落すことが可能になる。従って、メイ
ンオイルシール５１１とロッドＲとの間に所定のクリア
ランスが存在する場合、またはメインオイルシール５１
１が摩耗してクリアランスが発生した場合等であって
も、当該メインオイルシール５１１を機能させることが
可能になる。

【００７０】上記構成により、ロッドの往復運動により
助長された毛細管現象によるオイルの送りこみを防止で
きるので、本発明にかかるオイルシール装置を適用した
スターリング冷凍機等の装置寿命を長くすることが可能
になる。

【００７１】ところで、作動空間２２、３２の圧力は、
圧縮ピストン２１及び蓄冷器３３の往復運動により周期
変動するものの、駆動空間４０１側の圧力にはかかる圧
力変動が生じないので、メインオイルシール５１１に加
わる圧力に圧力差が生じる。また前述したように、駆動
部４００側の温度上昇と作動空間２２、３２側の温度低
下によってメインオイルシール５１１の前後に平均的な
圧力差が生じる。そして、駆動空間４０１側の圧力が高
くなると、当該圧力によりメインオイルシール５１１に
付着したオイルＰが、作動空間２２、３２側に侵入する
ようになる。

【００７２】このような不具合を無くすため、本実施例
では駆動空間４０１と作動空間２２、３２との間の仕切
部５００にロッドＲを含むように中間室５２１を設け、
これによりメインオイルシール５１１の前後差圧を小さ
くして、オイルの侵入防止を計るようにしている。

【００７３】しかし、それでもオイルの侵入を完全に防
止することは難しい。即ち、メインオイルシール５１１
に加わる作動空間２２、３２側の圧力は、作動部隔壁５
３１とロッドＲとの隙間を介して中間室５２１の圧力に
も影響を与える。これにより中間室５２１側がスライダ
ー案内部空間４１６側より平均圧力が小さくなって中間
室５２１からさらには作動空間２２、３２にオイルＰが
侵入するおそれが生じる。

【００７４】そこで、本実施例では、中間室５２１とス
ライダー案内部空間４１６とを連通するガス通路５７１
を設けて、かかるメインシール前後差圧を解消すること
により、中間室５２１から作動空間２２、３２へのオイ
ルの侵入を遮断している。

【００７５】なお、ガス通路は任意の形状を取りうるも
のであり、場合によっては、ガス通路を一部機外に引き
回して配設し、通路途中に交換可能にオイルフィルタを
設置するようにしても良い。

【００７６】また、上述した中間室５２１の圧力変動の
緩和効果、即ちメインオイルシール５１１に加わる圧力
差を小さくする効果を十分に機能させるためには、作動
部隔壁５３１にガスシール５１２（５１２ａ、５１２
ｂ）を設けて（図３参照）、ガスシール５１２をロッド
Ｒに付勢することも有効である。かかるガスシール５１
２の配設は、非常に簡便に行うことができる利点があ
る。

【００７７】なお、上述したように中間室５２１、メイ
ンオイルシール５１１、ガスシール５１２及びガス通路
５７１を設けることにより、オイルＰの作動空間２２、
３２への侵入を抑えると同時に、状況によっては中間室
５２１の軸方向の寸法Ｌ１をロッドＲのストロークＳよ
り大きくしなくてもよい場合が生じる。

【００７８】即ち、Ｌ１≦Ｓとした場合、ロッドＲに付
着して作動空間２２、３２に侵入したオイルが作動ガス
中に混入する不都合があるため、Ｌ１＞Ｓと規定してい
た。

【００７９】しかし、スライダー案内部空間４１６、中
間室５２１、メインオイルシール５１１、ガスシール５
１２及びガス通路５７１を設ける上記構成により、作動
空間２２、３２に侵入するオイル量は非常に微量とな
る。この場合に、蒸気圧の低いオイルを用いるならば、
当該侵入した微量のオイルＰが作動ガスに混入するのを
実用上問題のない程度にすることができる。よって、か
かる場合には、中間室５２１の軸方向の寸法Ｌ１を、Ｌ
１＞Ｓと規定する必要が無くなる。即ち、Ｌ１≦Ｓとし
てもよいことになる。

【００８０】この場合、ロッドＲに付着する微量の油膜
状オイルＰは、ガスシール５１２に付着して、当該ガス
シール５１２とロッドＲとの摩擦が低減でき、ガスシー
ル５１２を強く付勢したことによる当該ガスシール５１
２の短寿命化を防止する効果を奏する場合がある。

【００８１】以上により、オイルＰが作動部２０、３０
に侵入するのを防止することができるが、設計条件や使
用条件によりスライダー４２１に付着するオイル量が変
動して、多量のオイルＰがメインオイルシール５１１に
付着し、結果的に多量のオイルが作動部２０、３０に侵
入する事態が生じる。かかる事態にも対応して作動部２
０、３０へのオイル侵入を防止するために、例えばスラ
イダー案内部空間４１６のロッドＲの軸方向の寸法を大
きくする等の対策が必要になるが、これは、装置の大型
化をもたらすので好ましくない。

【００８２】そこで図３に示すように、駆動部隔壁４１
５内に中間室５２１と同様にロッドＲに付着しているオ
イルＰが側壁に接しないような径に形成された前室５４
０（５４０ａ、５４０ｂ）を設ける。そして、当該前室
５４０と中間室５２１との間に中間室隔壁５４１を形成
し、当該中間室隔壁５４１にメインオイルシール５１１
を設ける。また、前室５４０と中間室５２１との間を連
通するガス通路５７１を設ける。このとき、駆動部隔壁
４１５は、ロッドＲに対して所定の隙間を持つ様に設定
しておく。即ち、この場合には、駆動部隔壁４１５はオ
イルシールとして作用する。

【００８３】これにより、ロッドＲに付着したオイルＰ
の大部分は、駆動部隔壁４１５で除去され、設計条件や
使用条件が異なる場合であっても、メインオイルシール
５１１に付着するオイルＰの量を略一定にすることがで
き、スライダー案内部空間の寸法等を必要以上に大きく
する必要が無くなると共に、オイルＰの作動空間２２、
３２への侵入防止のためのその他の設計条件は、メイン
オイルシール５１１に一定量のオイルＰが付着する状況
のみを想定して設計を行えるようになる。

【００８４】この場合、ある程度のオイルＰが前室５４
０に侵入することになり、かかる侵入したオイルＰをオ
イル槽４１３に戻す必要が生じる。そこで、駆動部隔壁
４１５にオイル戻穴５４２（５４２ａ、５４２ｂ）を設
け、かつ、前室５４０と駆動部４００との圧力が等しく
なるように空気穴５４３（５４３ａ、５４３ｂ）を設け
ている。

【００８５】なお、上記説明では、駆動部隔壁４１５は
ロッドＲと所定の隙間を持つ様な構成とした。このと
き、ロッドＲと駆動部隔壁４１５との加工精度及び軸合
わせ精度、ロッドＲの撓み等が存在するために常に所望
の隙間を達成することが困難となる場合がある。

【００８６】無論、当該隙間を十分大きくすれば、上述
した加工精度等の問題は発生しなくなるが、かかる隙間
の大きさは、オイル戻穴５４２のオイル戻し能力との兼
合や、一度に侵入するオイルＰの量により決るものであ
る。即ち、隙間を大きくすると前室５４０に侵入するオ
イル量が増えるが、その場合であっても侵入したオイル
Ｐが、オイル戻穴５４２を通りオイル槽４１３に戻れる
程度の量になるように、当該隙間の大きさを設定する必
要がある。また、かかるオイル戻穴５４２は、連続して
オイルＰをオイル槽４１３に戻すものの、オイルＰの侵
入は周期的に生じるために、一時的に前室５４０に溜る
オイル量が多くなる。そして、一時的にオイルＰが溜っ
たとしても、メインオイルシール５１１に付着すること
は防止しなければならず、かかる観点からも、隙間の大
きさが決定される。

【００８７】しかし、使用状況等によりスライダー４２
１に付着するオイルＰが変動する様な状況にも十分に対
処するには、当該隙間は必要最小限に小さいことが好ま
しい。

【００８８】この意味から、図４に示すように、十分小
さい隙間であるクリアランスを比較的容易に形成しやす
いオイルシール５１４を駆動部隔壁４１５に設けるとよ
い。この場合でも中間室隔壁５４１にメインオイルシー
ル５１１が設けられ、また中間室５２１が設けられてい
るので、当該オイルシール５１４をロッドＲに付勢する
必要はない。

【００８９】また、駆動部隔壁４１５にオイルシールを
設けない場合には、当該駆動部隔壁４１５を薄くするこ
とができるので、当該駆動部隔壁４１５にロッドＲが挿
通する穴を形成するのが容易になる。

【００９０】特に、駆動部隔壁４１５がロッドＲに多少
接触した状態であっても、駆動部隔壁４１５が薄いため
ロッドＲに大きな抵抗を与えることがなく、また装置の
使用により、薄い駆動部隔壁４１５が磨耗して、当該駆
動部隔壁４１５とロッドＲとの接触が断たれ、その後は
適切なクリアランス状態で使用することが可能になる利
点がある。

【００９１】なお、前室５４０は１つに限定されず複数
設けてもよい。図５は、中間室５２１と駆動部４００の
間の仕切部５００に前室５４０を設け、かつ、当該前室
５４０と駆動部４００の間に補助前室５４４を設けた場
合を示している。前室５４０と中間室５２１は中間室隔
壁５４１により、前室５４０と補助前室５４４は前室隔
壁５４５により、補助前室５４５と駆動部４００は駆動
部隔壁４１５により、それぞれ仕切られている。しか
し、メインオイルシール５１１を挟む前後空間即ち中間
室５２１と前室５４０との間はガス通路５７１により連
通され、メインオイルシールの前後差圧を無くすように
している。

【００９２】ロッドＲは、ガスシール５１２が設けられ
た作動部隔壁５３１、中間室５２１と前室５４０との間
のメインオイルシール５１１が設けられた中間室隔壁５
４１、前室５４０と補助前室５４４との間のオイルシー
ル５１４が設けられた前室隔壁５４５及びこのようなオ
イルシールが設けられていない駆動部隔壁４１５を挿通
する。このとき当該駆動部隔壁４１５は、オイルシール
として作用する。

【００９３】この場合、前室隔壁５４５及び駆動部隔壁
４１５には、オイル戻穴５４２及び空気穴５４３が設け
られることになる。このとき、オイル戻穴５４２は、オ
イルＰがオイル槽４１３に重力で自然に流れるように傾
斜させておくのが好ましい。

【００９４】このように、補助前室５４４を設けること
により、駆動部隔壁４１５で大部分のオイルＰが取除か
れて、前室隔壁５４５から前室５４０に侵入するオイル
Ｐの量を略一定にすることができる。従って、中間室隔
壁５４１に設けられたメインオイルシール５１１及び中
間室５２１の設計は、かかる一定のオイルＰ量を想定し
て行うことができるので、その他の設計条件や使用条件
に関わらず常に所定のオイルシール効果を得ることが可
能になる。

【００９５】ところで、前室隔壁５４５に設けたオイル
シール５１４とロッドＲとのクリアランスが大きい場合
及び駆動部隔壁４１５とロッドＲとのクリアランスが大
きい場合には、当該大きなクリアランスを介して補助前
室５４４及び前室５４０の圧力が駆動部４００の圧力と
同じになるので、かかる場合には空気孔５４３を設ける
必要がない。

【００９６】無論、ロッドＲの全周にわたり当該クリア
ランスがオイルＰにより塞がれないことが条件である。
例えば、前室隔壁５４５に付着したオイルＰが重力によ
り垂れて、ロッドＲの鉛直下方側のクリアランスがオイ
ルＰにより塞がれても、鉛直上方側のクリアランスがオ
イルＰにより塞がれていない場合がある。かかる場合
は、鉛直上方のクリアランス部を介して圧力調整が行わ
れ、空気孔５４３は不要となる。

【００９７】また、ディスプレッサー部３０側の前室５
４０のように、縦方向に設けられた前室５４０の場合に
は、当該前室５４０に侵入したオイルＰが、ロッドＲの
挿入される底面側に溜り、当該ロッドＲに再付着すると
共に、空気穴５４３を塞ぐ事態が生じ、前室５４０は密
閉状態になる。

【００９８】従って、オイルＰはオイル戻穴５４２から
駆動部４００側に戻らなくなり、前室５４０にオイルＰ
が徐々に貯留されて一杯になる。

【００９９】そこで、かかる場合には、図６に示すよう
に前室５４８側の空気穴５４３ｂの形成位置をオイル戻
穴５４２ｂの形成位置より高くする。図６（ｂ）では高
さＨだけ高くなっている。なお、図６（ｂ）は図６
（ａ）における前室５４８を含む領域を拡大した部分断
面図である。

【０１００】また、前室５４８に侵入したオイルＰが、
重力により流動してオイル戻穴５４２ｂに集まり易くす
るために、前室５４８の側壁５４６はオイル戻穴５４２
ｂに向って傾斜を設けている。さらに、ロッドＲに付着
して侵入したオイルＰが、速やかにオイル戻穴５４２ｂ
に集るように、前室５４８の駆動部側底面５４７の一部
がロッドＲ軸に対して鋭角に形成されて、当該ロッドＲ
に付着したオイルＰをそぎ落すようになっている。

【０１０１】ところで、中間室隔壁５４１に設けられた
メインオイルシール５１１の中間室側のシール面が、ロ
ッドＲに付着しているオイルＰを掻き落す構成である
と、中間室５２１には当該掻き落されたオイルＰが溜る
ようになるので好ましくない。

【０１０２】また、メインオイルシール５１１がロッド
に付勢されていない場合において、そのシール面は、必
ずロッド面と平行になっているとは限らず、たとえ設計
上、平行にする要にしても実際には非平行になる場合が
多い。従って、平行にすることが困難である。

【０１０３】この場合、例えば、シール面が駆動部側に
広がるテーパ形状になっていると、ロッドに付着したオ
イルは、テーパ部に集るので、このような状態でロッド
Ｒが作動部２０、３０側に運動すると、オイルの粘性に
より当該オイルがロッドＲに引きずられ、テーパ部に溜
ったオイルの圧力が高まるようになる。従って、メイン
オイルシール５５１に加わる圧力差が増大し、これによ
り作動部２０、３０側にオイルＰが侵入しやすくなる。

【０１０４】そこで、本発明では、かかる作用を逆に利
用して、図７に示すように中間室隔壁５４１にテーパ付
のメインオイルシール５１９を設けている。当該メイン
オイルシール５１９は、中間室５２１側のシール面５１
６がテーパ状に形成されて円錐形状になっている。これ
によりロッドＲに付着している油膜状態のオイルＰが、
表面張力によりテーパ状シール面５１６の端部５１８に
集り、そしてロッドＲが、駆動部側に移動した際に、集
ったオイルの圧力を高くして、当該作動部側のオイルを
駆動部側に戻すようにしている。

【０１０５】従って、メインオイルシールのシール面
を、無理にロッドと平行にする必要が無くなり、寧ろ平
行にした場合よりもオイルＰの侵入量を押えることが可
能になり、また不本意に駆動部側に広がったテーパ面が
形成されるようなことが無くなる。また、メインオイル
シール５１９が摩耗してロッドＲに対する付勢力が低下
した場合は、テーパ状シール面の端部５１８が駆動部側
に移動するだけとなり、シール特性を損うことを防止す
ることができる。

【０１０６】なお、前室５４０を複数設ける場合には、
図８に示すように当該テーパ状シール面を有したメイン
オイルシール５１９を中間室隔壁５４１に、オイルシー
ル５１７を前室隔壁５４５にも設けることが好ましい。

【０１０７】ところで、上述したようにオイルＰが、作
動部２０、３０に侵入するのは、作動部２０、３０の圧
力変動の影響により中間室５２１の圧力が変動して駆動
部４００の圧力が高くなる状況が生じるためであった。

【０１０８】そこで、中間室５２１の圧力変動を可能な
限り小さくするために、ガスシール５１２を設け、また
当該ガスシール５１２をロッドＲに強く付勢して、作動
部２０、３０と中間室５２１との流動抵抗を大きくして
いた。このとき、ロッドＲの駆動に大きな力が必要にな
ると共に、磨耗等によるガスシール５１２の磨耗が激し
くなって、当該ガスシール５１２の寿命が短くなる問題
があるので、現実的なクリアランスで妥協しなければな
らない。

【０１０９】このような観点から、図９に示すように、
作動部隔壁５３１を長くすることにより流動長を長くし
て、流動抵抗を大きくすることが有効になる。この場合
には、別途付勢したガスシールを用いる必要が無くな
り、作動部隔壁５３１はロッドＲとクリアランスを成し
て、非接触型のガスシールを形成する。

【０１１０】また、上述した流動抵抗を決定する要素と
して、図１０示すように流動路に空隙５５２を設ける方
法がある。当該空隙５５２は、壁５５３、５５４により
中間室５２１及び作動部２０、３０と仕切られている。
そして当該ガスシール５５１は、壁５６０、５６１とロ
ッドＲと間にクリアランスを成して、非接触型のガスシ
ールを形成している。

【０１１１】当該ガスシール５５１を用いた場合、空隙
５５２の圧力変動の時間だけ、中間室５２１の圧力変動
が緩和される。従って、作動空間２２、３２にオイルが
流動するのを防止することが可能になる。

【０１１２】無論、空隙５５２での圧力変動による中間
室５２１の圧力変動、即ちメインオイルシールに加わる
圧力差を緩和するのが目的であるので、空隙５５２の数
は基本的に問題とされない。即ち、図１１に示すように
当該空隙５５２を複数設けた構成にすることも可能であ
り、この場合も非接触型のガスシールが形成される。こ
のような構成のガスシールをラビリンスシールという。

【０１１３】かかるラビリンスシールの場合には、隣接
する空隙５５２間の圧力差が小さくなるので、効果的に
メインオイルシールに加わる圧力差を緩和することが可
能になる。

【０１１４】このような特性を利用して、作動部２０、
３０と中間室５２１との間の作動部隔壁５３１に、当該
ラビリンスシール５５４を設けたものが図１２である。

【０１１５】また図１３は、図１２に示すスターリング
冷凍機に上述した前室等を付加したもので、このような
構成にすることにより簡易、かつ、安価に作動部２０、
３０へのオイル侵入を防止したオイルシール装置を構成
することが可能になる。

【０１１６】次ぎに、上述した実施の形態に基づき試作
したスターリング冷凍機１０を３０００〜６０００時間
テストした結果について説明する。テストした結果、本
発明の効果を得るには、スライダー案内部空間のロッド
軸方向の寸法は１．５ｍｍ以上であり、中間室のロッド
軸方向の寸法Ｌ１＞ロッドのストローク＋３ｍｍ、中間
室のロッド表面と中間室の側壁と寸法Ｌ２＞０．５ｍｍ
に設定すれば良いことが分かった。

【０１１７】なお、中間室５２１を設けずにスライダー
案内部空間４１６のみを設けた場合でも、メインオイル
シール５１１のシール効果を十分に発揮させることが可
能であった。またこの場合においても、メインオイルシ
ール５１１を挟む前後空間即ちスライダー案内部空間４
１６と作動空間２２、３２間に連通するガス通路を設け
ることにより、シール効果が改善されることも確認され
た。

【０１１８】また、オイル戻路４１７及びオイル戻空隙
５５２を設けたことにより、スライダー案内部空間４１
６にオイルＰが溜ることがなかった。

【０１１９】なお製品化される装置は、試作機と異なり
装置大きさ等の制約から中間室５２１やスライダー案内
部空間４１６の寸法を任意に設定することができない。
そこで製品化されている装置を改良して試験した結果、
装置の性能を損なうことなく本発明の効果を得るには、
スライダー案内部空間のロッド軸方向の寸法を＝５〜１
０ｍｍとし、中間室のロッド軸方向の寸法Ｌ１＝ロッド
のストローク＋（３〜２０）ｍｍ、中間室のロッド表面
と中間室の側壁と寸法Ｌ２＝１０〜３０ｍｍの範囲に設
定すると良好な結果が得られた。

【０１２０】次ぎに、中間室５２１に加え、前室５４０
を設けるような構成とした実施の形態に基づき試作した
スターリング冷凍機１０を３０００〜６０００時間テス
トした結果について説明する。

【０１２１】テストした結果、本発明の効果を得るに
は、中間室５２１の大きさや前室５４０の大きさの寸法
は、中間室のロッド軸方向の寸法（ストロークより大き
い場合）Ｌ１は、ロッドのストローク＋（３〜２０）ｍ
ｍ、前室のロッド軸方向の寸法を５ｍｍ以上に設定する
と、良好な結果を得られた。

【０１２２】無論これら値は、製品化される装置の種類
に依存する値であることは付言するまでもない。以上に
より本発明の効果が確認された。

【０１２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
作動部と駆動部とを仕切る仕切部の手前にスライダー案
内部空間を設けて、スライダーが仕切部に接触しないよ
うにすると共に、スライダー案内部空間のオイルを前記
駆動部に設けたオイル槽に戻すようにしたので、ロッド
に付着しているオイルの作動部への侵入を防止する。ま
た、仕切部にはメインオイルシール部を配設すると共に
そのメインオイルシール部を挟む前後空間を連通するガ
ス通路を設けるようにしたので、メインオイルシール部
における前後差圧を無くして駆動部から中間室へのオイ
ルの侵入をさらに効果的に防止することが可能となる。

【０１２４】また、前記仕切部の内部に前記ロッドを含
んで設けられ、ロッド径方向の寸法が当該ロッドに付着
しているオイルの厚みより大きい寸法に形成された中間
室を設けるととによりロッドを伝わって作動空間にオイ
ルが侵入することを防止することができる。

【０１２５】さらに前記中間室と前記駆動部隔壁との間
に前記ロッドを含んで設けられ、ロッド径方向の寸法が
当該ロッドに付着しているオイルの厚みより大きい寸法
に形成された１以上の前室を設けることにより、作動空
間へのオイルの侵入を効果的に防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかるガス圧縮／膨張機の一例として
のスターリング冷凍機の概念構成図である。

【図２】オイル戻空隙を説明するためのスライダーの部
分斜視図で、（ａ）はスライダーが縦置きの場合、
（ｂ）は横置きの場合の図である。

【図３】前室を設けたガス圧縮／膨張機の概念構成図で
ある。

【図４】駆動部隔壁にオイルシールを設けたガス圧縮／
膨張機の概念構成図である。

【図５】前室を複数設けたガス圧縮／膨張機の概念構成
図である。

【図６】前室が縦置方向に配設された際の構成を示す図
で、（ａ）は当該前室を設けたガス圧縮／膨張機の概念
構成図、（ｂ）は前室部分の拡大図である。

【図７】シール面がテーパ形状を有するオイルシールの
構成を示す断面図である。

【図８】シール面がテーパ形状を有するオイルシールを
用いたガス圧縮／膨張機の要部を示す断面図である。

【図９】シール面を長くしたガスシールの構成を示す図
である。

【図１０】内部に１つの空隙を有するガスシールの構成
を示す図である。

【図１１】内部に複数の空隙を有するガスシールの構成
を示す図である。

【図１２】内部に複数の空隙を有するガスシールを用い
たガス圧縮／膨張機の概念構成図である。

【図１３】図１２のガスシールに加え前室を設けた場合
のガス圧縮／膨張機の概念構成図である。

【図１４】従来の技術の説明に適用されるガス圧縮／膨
張機の概念構成図である。

【図１５】シール材のシール効果を説明するための部分
断面図である。

【符号の説明】

１０スターリング冷凍機２０圧縮部３０ディスプレーサ部２２、３２作動空間４００駆動部４１６スライダー案内部空間５００仕切部５１１、５１９メインオイルシール５２１中間室５４０前室５７１ガス通路

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ロッドの一端が接続されたピストンを往
復動作可能に収納した作動部と、当該ロッドの他端に接続されたスライダーと該スライダ
ーの運動方向を１軸方向に規制するスライダー案内部と
を備えて前記ピストンを往復動作させる駆動部と、前記ロッドが挿通する貫通穴を備え、前記作動部と前記
駆動部とを仕切る仕切部とを有したガス圧縮／膨張機に
おいて、前記スライダーが往復運動して、前記仕切部に最も接近
する上死点に達した際に、当該上死点と前記仕切部と間
の寸法が、当該スライダーに付着しているオイルの厚み
より大きな寸法に形成されて、当該スライダーに付着し
ているオイルが前記貫通穴に直接接しないように設けら
れたスライダー案内部空間と、該スライダー案内部空間のオイルを前記駆動部に設けた
オイル槽に戻すオイル戻手段と、前記仕切部に配設されたメインオイルシール部と、前記メインオイルシール部を挟む前後空間を連通するガ
ス通路とを有することを特徴とするガス圧縮／膨張機。
【請求項２】前記オイル戻手段が、前記スライダーの
側面を軸方向に切欠きして形成し、当該切欠きと前記ス
ライダー案内部とにより形成されるオイル戻空隙である
ことを特徴とする請求項１記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項３】前記オイル戻手段が、前記スライダー案
内部の案内面と前記スライダーの被案内面との少なくと
も一方を案内方向に溝掘りされて、前記スライダーと前
記スライダー案内部との間に形成されたオイル戻空隙で
あることを特徴とする請求項１記載のガス圧縮／膨張
機。
【請求項４】前記オイル戻手段が、前記スライダーを
ロッド軸方向に貫通して設けられたオイル戻路であるこ
とを特徴とする請求項１記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項５】前記オイル戻手段が、前記スライダー案
内部内に形成されて、前記スライダー案内部空間と前記
オイル槽とを連通するオイル戻路であることを特徴とす
る請求項１記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項６】ロッドの一端が接続されたピストンを往
復動作可能に収納した作動部と、当該ロッドの他端に接続されたスライダーと該スライダ
ーの運動方向を１軸方向に規制するスライダー案内部と
を備えて前記ピストンを往復動作させる駆動部と、前記ロッドが挿通する貫通穴を備え、前記作動部と前記
駆動部とを仕切る仕切部とを有したガス圧縮／膨張機に
おいて、前記スライダーが往復運動して、前記仕切部に最も接近
する上死点に達した際に、当該上死点と前記仕切部と間
の寸法が、当該スライダーに付着しているオイルの厚み
より大きな寸法に形成されて、当該スライダーに付着し
ているオイルが前記貫通穴に直接接しないように設けら
れたスライダー案内部空間と、該スライダー案内部空間のオイルを前記駆動部に設けた
オイル槽に戻すオイル戻手段と、前記仕切部の内部に前記ロッドを含んで設けられ、ロッ
ド径方向の寸法が当該ロッドに付着しているオイルの厚
みより大きい寸法に形成された中間室と、該中間室と前記作動部とを仕切る作動部隔壁と、前記中間室と前記駆動部とを仕切る駆動部隔壁と前記駆
動部隔壁に配設されたメインオイルシール部と、前記メインオイルシール部を挟んで前記中間室と駆動部
とを連通するガス通路とを有することを特徴とするガス
圧縮／膨張機。
【請求項７】ロッドの一端が接続されたピストンを往
復動作可能に収納した作動部と、当該ロッドの他端に接続されたスライダーと該スライダ
ーの運動方向を１軸方向に規制するスライダー案内部と
を備えて前記ピストンを往復動作させる駆動部と、前記ロッドが挿通する貫通穴を備え、前記作動部と前記
駆動部とを仕切る仕切部とを有したガス圧縮／膨張機に
おいて、前記スライダーが往復運動して、前記仕切部に最も接近
する上死点に達した際に、当該上死点と前記仕切部と間
の寸法が、当該スライダーに付着しているオイルの厚み
より大きな寸法に形成されて、当該スライダーに付着し
ているオイルが前記貫通穴に直接接しないように設けら
れたスライダー案内部空間と、該スライダー案内部空間のオイルを前記駆動部に設けた
オイル槽に戻すオイル戻手段と、前記仕切部の内部に前記ロッドを含んで設けられ、ロッ
ド径方向の寸法が当該ロッドに付着しているオイルの厚
みより大きい寸法に形成された中間室と、該中間室と前記作動部とを仕切る作動部隔壁と、前記中間室と前記駆動部とを仕切る駆動部隔壁と前記中
間室と前記駆動部隔壁との間に前記ロッドを含んで設け
られ、ロッド径方向の寸法が当該ロッドに付着している
オイルの厚みより大きい寸法に形成された１以上の前室
と、前記前室のオイルを前記駆動部に戻すオイル戻穴と、前記前室を前記駆動部と連通させる空気穴と、前記前室と前記中間室とを仕切る中間室隔壁と、前記前室が２以上設けられた場合には、隣接する前記前
室を仕切る前室隔壁と、前記中間室隔壁に配設された
メインオイルシールと、前記メインオイルシール部を挟んで前記中間室と前記前
室とを連通するガス通路とを有することを特徴とするガ
ス圧縮／膨張機。
【請求項８】前記前室の側壁であって、当該前室に挿
通する前記ロッドの径方向の側壁が、重力により流動し
たオイルを前記オイル戻穴に集るように、当該ロッドの
軸に対して傾斜して設けられていることを特徴とする請
求項７記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項９】前記前室の駆動部側の底壁であって、前
記前室に挿通する前記ロッドの軸方向の底壁が、当該ロ
ッドに付着したオイルを削り落すように当該ロッドの軸
に対して鋭角に設けられていることを特徴とする請求項
７記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項１０】前記駆動部隔壁、前記中間室隔壁又は
前記前室隔壁の少なくとも一に、前記ロッドに付着した
オイルを落す、当該ロッドに密着した又は当該ロッドと
クリアランスを持つオイルシールを備えることを特徴と
する請求項７記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項１１】前記オイルシールのシール面の一部で
あって、前記作動部側のシール面が、当該作動部に向っ
て広がる円錐形状に形成されていることを特徴とする請
求項１０記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項１２】前記作動部側の前記仕切部に、前記ロ
ッドと密着し又はクリアランスを持つガスシールを設け
たことを特徴とする請求項７記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項１３】前記ガスシールが、シール面に１以上
の空隙を有することを特徴とする請求項１２記載のガス
圧縮／膨張機。
【請求項１４】前記中間室におけるロッド軸方向の寸
法が、前記ロッドのストロークより短く設定されている
場合には、前記ガスシールが前記ロッドと密接している
ことを特徴とする請求項１２項記載のガス圧縮／膨張
機。
【請求項１５】前記中間室におけるロッド軸方向の寸
法が、前記ロッドのストロークより長く設定されている
場合には、前記ロッドとクリアランスを持つガスシール
が設けられていることを特徴とする請求項１２記載のガ
ス圧縮／膨張機。
【請求項１６】前記前室のオイルが、重力により流動
して前記駆動部に戻るように、前記オイル戻穴が水平に
対し傾斜して設けられていることを特徴とする請求項７
記載のガス圧縮／膨張機。
【請求項１７】前記前室のオイルが、重力により流動
して前記オイル戻穴に入って前記駆動部に戻る際に、当
該オイルが前記空気孔を塞がないように、当該空気孔が
前記オイル戻穴より高い位置に設けられていることを特
徴とする請求項１６記載のガス圧縮／膨張機。