JP3169751B2

JP3169751B2 - 熱機関の油浸入防止装置

Info

Publication number: JP3169751B2
Application number: JP20223393A
Authority: JP
Inventors: 利秀幸田; 登石田; 良二長谷
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-08-16
Filing date: 1993-08-16
Publication date: 2001-05-28
Anticipated expiration: 2016-05-28
Also published as: JPH0754709A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、作動空間を無潤滑状
態に維持することを要求されるスターリング機関やヴィ
ルミエ機関のような熱駆動機関、無潤滑圧縮機などの熱
機関の油浸入防止装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図２３は例えば特開平１−３０５１５６
号公報に示された従来の熱機関の一種であるスターリン
グエンジンの断面図であり、図において、１はクランク
ケース、２はクランクケース１に加工された穴にボルト
等締結部品で固定されたフランジ、３はフランジ２と同
様にクランクケース１に固定された軸受ハウジング、４
は軸受ハウジング３に固定されたフランジ、５は軸受ハ
ウジング３に固定された軸受、６はフランジ２に固定さ
れた軸受、７はクランク軸であり、このクランク軸７は
軸受５と軸受６で回転自在に保持されていてスターリン
グエンジンが発生した動力を外部に伝達する。８はクラ
ンク軸７を取り付けられたメカニカルシールであり、こ
のメカニカルシール８はクランクケース１内の高圧ガス
を封入する機能がある。９，１０はクランク軸７の軸受
に固定されている回転釣り合いのためのバランスウエイ
ト、１１，１２はクランク軸７に軸受を介して連結され
ている動力ピストン用コンロッド、１３はコンロッド１
１，１２と連結されているクロスヘッドであり、このク
ロスヘッド１３にはピストン用ロッド１４を介して動力
ピストン１５が連結されている。

【０００３】また、クロスヘッド１３はシリンダ１６内
に往復摺動可能に嵌合されている。１７はクロスヘッド
１３と動力ピストン１５の間の空間（以下、ディスタン
ス空間と呼ぶ）２８に備えられた油吸収体であり、この
油吸収体１７はクロスヘッド１３側から飛散した油ミス
トを吸収して動力ピストン１５側への飛散を防御する。
２４はクロスヘッド１３の上端部に設けられた油飛散防
止手段であり、この油飛散防止手段２４はクロスヘッド
１３の摺動面より飛散する油を抑制する効果がある。１
９はクランク軸７と軸受で回転自在に結合されているデ
ィスペレーサ用コンロッド、２０はピストンピン、２１
はディスプレーサロッド（ロッド部材）であり、ディス
プレーサロッド２１はピストンピン２０を接点としてデ
ィスプレーサ用コンロッド１９と結合され、また、クロ
スヘッド１３、動力ピストン１５を貫通してディスプレ
ーサピストン２２と固定されている。２３はクランクケ
ース１の底部に溜まったスターリングエンジンの運動部
分を潤滑する潤滑油、２９はクランクケース１内部のバ
ッファ空間である。

【０００４】図２４は図２３の油飛散防止手段２４の構
成例を示す。図２４において、３０はクロスヘッド１３
に固定されて、多孔質体からなる油飛散防止板、３１は
クロスヘッド１３上部に設けられ、かつシリンダ１６内
壁に接触して摺動し、油飛散防止板３０とクロスヘッド
１３に挟み込んで締結したスポンジ等を材料とする油吸
収体、３２は油吸収体３１の内径側に設けられたスペー
サである。３３はクロスヘッド１３の上方に設けられ、
油吸収体３１を支持する油吸収体支持板、４０はピスト
ンリング、４１はバッファ空間２９とディスタンス空間
２８とを連結する連通管、４２は連通管４１中に設けら
れた油分離器、４３は逆止弁である。クロスヘッド１３
とシリンダ１６の隙間には潤滑油２３が介在している
が、クロスヘッド１３の往復運動により摺動面を油吸収
体３１が接触し、摺動面の油膜は油吸収体３１に吸い取
られて油膜厚さが薄くなる。

【０００５】また、特開平１−３０５１５６号公報に示
されているように、逆止弁４３と連通管４１を通りクロ
スヘッド１３上部のディスタンス空間２８へ下部のバッ
ファ空間２９からガスが流れ込み、ディスタンス空間２
８はバッファ空間２９の圧力より平均的に高くなる（図
２５参照）。図２５中Ｐdis はディスタンス空間圧力、
Ｐb はバッファ空間圧力である。図２５に示すように逆
止弁４３の効果により、Ｐdis ＞Ｐb なる時間帯がＰdi
s ＜Ｐb なる時間帯より多くなる。このため、油吸収体
３１やクロスヘッド１３の外周部隙間に存在する油は、
バッファ空間２９から浸入する量よりクロスヘッド１３
上から下へ押し戻される量が多くなる。これにより、潤
滑油２３のディスタンス空間２８への浸入を抑制するこ
とができ、スターリングエンジンの作動空間側への油ミ
スト飛散を防御している。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のスターリングエ
ンジンは以上のように構成されているので、スターリン
グエンジンを長時間にわたって高性能に運転を行う場
合、すなわち、機関の運転信頼性を高めるためには、油
浸入防止特性をより向上し、作動空間への油の浸入を現
状以上に低減する必要がある。そのため、以下の問題点
があった。

【０００７】まず第１の問題点について説明する。クロ
スヘッド１３の往復運動により、このクロスヘッド１３
上端部に浸入する潤滑油の浸入量は、図２５のＰdis ＜
Ｐbの場合にバッファ空間２９から浸入する油量と、Ｐd
is ＞Ｐb の場合にバッファ空間２９に戻される油量と
の差と考えられる。後者の油量を前者の油量より大とす
ることがディスタンス空間２８への油へ浸入を抑制する
ための必要条件であるが、クロスヘッド１３に装着され
た従来のピストンリング４０では油の戻し量を増加する
ことができないなどの問題点がある。

【０００８】次に第２の問題点について説明する。シリ
ンダ内周とピストンリング４０の構成部品であるプレー
ンリング外周の密着性が悪く隙間が存在する場合には、
シリンダ内周に油膜が残留し、結果的にクロスヘッド１
３上への潤滑油の浸入量が増加するなどの問題点があ
る。

【０００９】次いで第３の問題点について説明する。図
２６は従来の熱機関の油浸入防止装置の油吸収体３１の
クロスヘッド１３の往復運動による変形を説明した図で
ある。図２６（ａ）はクロスヘッド１３が下向きに運動
する場合であり、油吸収体３１の外周部はシリンダ１６
との接触面で上方に僅かに変形し、クロスヘッド１３が
上向きに運動する場合（図２６（ｂ））はクロスヘッド
１３上面に押さえられる。したがって、クロスヘッド１
３が往復運動するとスポンジなどで構成された油吸収体
３１は接触面で上下の変形を繰り返す。従って、摺動面
に介在し、又は油吸収体３１に含まれた潤滑油２３がこ
の変形現象ではね飛ばされる。これにより、はね飛ばさ
れた潤滑油２３は微粒化（ミスト化）してディスタンス
空間２８に浸入するので、油浸入防止機能が低下するな
どの問題点がある。

【００１０】続いて第４の問題点について説明する。従
来の油吸収体３１を押さえる油吸収体固定部材は平板状
に形成されているので、高さが低く、図１８に示すよう
に油吸収体固定部材７７の上表面に潤滑油が流れ込む。
油吸収体固定部材７７は金属部材で形成されていて油を
吸収しないので、厚い油膜が生成される。このように、
油膜厚さが厚くなった場合、クロスヘッド１３の往復運
動で潤滑油２３が跳びはね、その結果、油ミストが発生
する。これにより、ディスタンス空間２８の方向に油成
分が浸入して油浸入防止機能が低下するなどの問題点が
ある。

【００１１】最後に第５の問題点について説明する。例
えば図２７は、クロスヘッド１３上部の油吸収体支持板
３３のシリンダ１６内周の隙間部においてガス吹き上げ
がある場合を説明した説明図であり、矢印はガスの吹き
上げの流れを示す。この状態は、図２５のＰb （バッフ
ァ空間圧力）＞Ｐdis （ディスタンス空間圧力）の状態
に対応する。そして、油吸収体支持板３３とシリンダ１
６の隙間が狭い場合には、油吸収体３１表面に潤滑油２
３が浮いた状態３７（図２７参照）となり、クロスヘッ
ド１３の往復運動により第４の問題点と同様に油粒子が
生成して飛散しやすい状態となる。したがって、油浸入
防止機能が低下するなどの問題点がある。

【００１２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、バッファ空間への潤滑油の戻し
量を増加させることができる熱機関の油浸入防止装置を
提供することを目的とする。

【００１３】また、この発明は、油吸収体の変形による
潤滑油のミスト化を抑制することができる熱機関の油浸
入防止装置を提供することを目的とする。

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明に係る熱
機関の油浸入防止装置は、ピストンリングユニットがバ
ッファ空間側のリング溝壁に押圧された時、外側合い口
と内側合い口とを連通させ、ピストンリングユニットが
ディスタンス空間側のリング溝壁に押圧された時外側合
い口と内側合い口の連通が閉塞されるようにピストンリ
ングユニットのバッファ空間側に外側合い口と内側合い
口とを連通する連通溝を設けたものである。

【００１８】請求項２の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、テンションリングのバッファ空間側の外周端部
を加工してピストンリングユニットのバッファ空間側に
外側合い口と内側合い口とを連通する連通溝を形成した
ものである。

【００１９】請求項３の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、プレーンリングのバッファ空間側の内周端部を
加工してピストンリングユニットのバッファ空間側に外
側合い口と内側合い口とを連通する連通溝を形成したも
のである。

【００２０】請求項４の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、連通溝の流路抵抗に比べてピストンリングユニ
ットとリング溝で形成された隙間の流路抵抗、外側合い
口の流路抵抗及び内側合い口の流路抵抗を小さく設定し
たものである。

【００２１】請求項５の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、プレーンリングの合い口をステップカット形状
とし、ディスタンス空間側の合い口の間隔をバッファ空
間側の合い口の間隔より小さく設定したものである。

【００２２】請求項６の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、プレーンリングの合い口部をステップカット形
状とし、プレーンリングのバッファ空間側の合い口の間
隔長さと連通溝の高さとの積を、連通溝の断面積の２倍
より大きく設定したものである。

【００２３】請求項７の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、テンションリングの合い口の隙間長さと連通溝
の高さとの積を、連通溝の断面積の２倍より大きく設定
したものである。

【００２４】請求項８の発明に係る熱機関の油浸入防止
装置は、複数段数の油吸収体を密着して配置し、ディス
タンス空間側の油吸収体を密度が高く、かつ弾性率が大
きい多孔質体で形成し、クロスヘッド側の油吸収体を密
度が低く、かつ弾性率が小さい多孔質体で形成したもの
である。

【００２５】

【００２６】

【００２７】

【００２８】

【００２９】

【００３０】

【００３１】

【作用】請求項１の発明における熱機関の油浸入防止装
置は、ピストンリングユニットのバッファ空間側に外側
合い口と内側合い口とを連通する連通溝を設けてピスト
ンリングユニットがバッファ空間側のリング溝壁に押圧
された時外側合い口と内側合い口とを連通することによ
り、クロスヘッドがディスタンス側に移動するとディス
タンス空間に浸入した潤滑油が内側合い口、連通溝及び
外側合い口を経てバッファ空間に戻される。一方、クロ
スヘッドがバッファ空間側に移動すると外側合い口と内
側合い口が閉塞されるのでバッファ空間の潤滑油がディ
スタンス空間に浸入することを抑制する。

【００３２】請求項２の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、テンションリングのバッファ空間側の外周端
部を加工等して連通溝を形成することにより、請求項１
と同様にバッファ空間の潤滑油がディスタンス空間に浸
入することを抑制することができる。

【００３３】請求項３の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、プレーンリングのバッファ空間側の内周端部
を加工等して連通溝を形成することにより、請求項１と
同様にバッファ空間の潤滑油がディスタンス空間に浸入
することを抑制する。

【００３４】請求項４の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、連通溝の流路抵抗よりテンションリングやプ
レーンリングの合い口等の流路抵抗を小さく設定するこ
とによりディスタンス空間に浸入した潤滑油を確実にバ
ッファ空間に戻してバッファ空間への潤滑油の戻り量を
増加し、ディスタンス空間への潤滑油の浸入を抑制す
る。

【００３５】請求項５の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、プレーンリングの合い口部をステップカット
形状とし、ディスタンス空間側の合い口部の間隙をバッ
ファ空間側の合い口部の間隙より小さく設定することに
よりディスタンス空間に浸入した潤滑油を確実にバッフ
ァ空間に戻してバッファ空間への潤滑油の戻り量を増加
し、ディスタンス空間への潤滑油の浸入を抑制する。

【００３６】請求項６の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、プレーンリングの合い口部をステップカット
形状とし、ディスタンス空間側の合い口部の間隔長さと
連通溝の高さの積を連通溝の断面積の２倍より大きく設
定することにより、請求項５と同様にディスタンス空間
に浸入した潤滑油を確実にバッファ空間に戻してバッフ
ァ空間への潤滑油の戻り量を増加し、ディスタンス空間
への潤滑油の浸入を抑制する。

【００３７】請求項７の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、テンションリングの合い口部の間隔長さと連
通溝の高さの積を連通溝の断面積の２倍より大きく設定
することにより請求項６と同様にディスタンス空間に浸
入した潤滑油を確実にバッファ空間に戻してバッファ空
間への潤滑油の戻り量を増加する。

【００３８】請求項８の発明における熱機関の油浸入防
止装置は、ディスタンス空間側の油吸収体を密度が高
く、かつ弾性率が大きい多孔質体で形成し、クロスヘッ
ド側の油吸収体を密度が低く、かつ弾性率狩り委細多孔
質体で形成することにより、油吸収体の変形が防止され
て、該油吸収体に含まれた潤滑油がはね飛ばされること
はなく、潤滑油のミスト化が抑制される。

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【００４２】

【００４３】

【００４４】

【００４５】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の実施例１を図について説明
する。図１はこの発明の熱機関の油浸入防止装置を示す
断面図であり、図１において、４５はクロスヘッド１３
に装着するピストンリング組立体（ピストンリングユニ
ット）、４６はピストンリング組立体４５を構成し、シ
リンダ内面を摺動するプレーンリング、４７はプレーン
リング４６をシリンダ１６内面に押圧するテンションリ
ングである。７０は第１の油吸収体、７１は第２の油吸
収体、７２は第１の油吸収体７０、第２の油吸収体７１
の高さを規制するためのスペーサ、７３は第１の油吸収
体７０、第２の油吸収体７１を押さえるために設置され
た油吸収体固定部材、７４はこれらを固定するためのネ
ジである。７９はクロスヘッド１３の外周隙間に存在す
る潤滑油であり、この潤滑油７９は全円周隙間内に介在
している。

【００４６】図２は請求項１及び請求項３の発明の一実
施例による潤滑油の流れを示す説明図であり、図におい
て、１３Ａはクロスヘッド１３に加工されたピストンリ
ング溝（リング溝）、４７Ｂはテンションリング４７の
下面外周部に全周にわたり加工された外周溝（連通溝）
であり、一例として断面が三角形状の面取りを施した外
周溝４７Ｂを示した。Ｘは連通溝の幅、Ｙは連通溝の高
さである。図２（ａ）には、ピストンリング組立体４５
がピストンリング溝１３Ａの下面（バッファ空間２９
側）に押圧されている状態が示されていて、図２（ｂ）
には、ピストンリング組立体４５がピストンリング溝１
３Ａの上面（ディスタンス空間２８側）に押圧されてい
る状態が示されている。図において、矢印はディスタン
ス空間２８側のクロスヘッド１３とシリンダ１６の隙間
４８に存在する潤滑油のバッファ空間２９への流れを示
し、また、４８〜５１は潤滑油が流れる隙間を示す。

【００４７】図３はピストンリング組立体４５の斜視図
である。図において、４６Ａはディスタンス空間２８側
（上側）に位置するプレーンリングの合い口部、４６Ｂ
はバッファ空間２９側（下側）に位置するプレーンリン
グの合い口部、４７Ａはテンションリングの合い口部で
あり、通常、両合い口４６Ａ，４６Ｂと４７Ａはほぼ１
８０度ずれた位置関係になるように組立てられる。Ｕは
テンションリング４７の合い口４７Ａの合い口の間隔、
Ｖはプレーンリング４６下側合い口４６Ｂの合い口の間
隔、Ｗはプレーンリング４６の高さ寸法であり、Ｗの高
さ寸法はテンションリング４７の高さと同等である。

【００４８】次に動作について説明する。まず、潤滑油
の流れについて図１〜図５に基づいて説明する。図２，
図４及び図５は請求項２の発明の一実施例及び他の実施
例の要部拡大図であり、図において、矢印で示すように
潤滑油はクロスヘッド１３の往復運動によってかきあげ
られて、クロスヘッド１３上部のディスタンス空間２８
に浸入した潤滑油はディスタンス空間２８とバッファ空
間２９の差圧によってバッファ空間側に戻る。なお、従
来の技術の欄で説明したように、この差圧はバッファ空
間２９に発生する周期的な圧力変動を逆止弁４３の作用
によって誘起される。図２（ａ）に示すように、クロス
ヘッド１３とシリンダ１６の隙間４８にある潤滑油は、
プレーンリング４６の上側端面の隙間４９を経て、テン
ションリング４７の内径部とクロスヘッド１３との隙間
５０に導びかれる。さらに潤滑油は図４に示すように、
合い口４７Ａ、テンションリング４７の外周溝４７Ｂを
経て、図５に示すように合い口４６Ｂに導びかれる。そ
して、合い口４６Ｂに導びかれた潤滑油はさらに図２
（ａ）に示すように合い口４６Ｂからピストンリング組
立体４５下部のクロスヘッド１３外周部の隙間５１を介
してバッファ空間２９に戻る。

【００４９】図２（ｂ）に示すように、クロスヘッド１
３とシリンダ１６の隙間５１にある潤滑油は、プレーン
リング４６の下側端面の隙間６５を経てテンションリン
グ４７の内径部とクロスヘッド１３との隙間５０に導び
かれる。さらに潤滑油は、図４に示す合い口４７Ａに導
びかれるが、この場合、合い口４７Ａはテンションリン
グ４７の外径面とプレーンリング４６の内径面の接触面
で閉塞される。すなわち、図２（ａ）に示すピストンリ
ング組立体４５がピストンリング溝下部（バッファ空間
２９側）に押圧されている状態のディスタンス空間２８
からバッファ空間２９の漏れ通路の流路抵抗は、図２
（ｂ）に示すピストンリング組立体４５がピストンリン
グ溝上部（ディスタンス空間２８側）に押圧されている
状態のバッファ空間２９からディスタンス空間２８への
流路抵抗より相対的に小さくなる。

【００５０】次に、請求項１〜３に関する従来の欠点に
ついて説明する。図６は従来のテンションリング形状の
合い口部形状を説明する要部拡大図であり、図において
５２はテンションリングである。従来、ピストンリング
組立体４５はガスのシール性をよくするために、テンシ
ョンリングは図６に示すように外周部には潤滑油の通路
となる面取り部や切り欠き部が形成されていない。その
ため、潤滑油がディスタンス空間２８からバッファ空間
２９に戻る通路が形成されていない。したがって、潤滑
油がクロスヘッド１３上部に残留しやすく、熱機関の油
浸入防止性能に悪影響があった。

【００５１】しかしながら、この発明の熱機関の油浸入
防止装置によれば、図１乃至図５に示すように、ディス
タンス空間２８の圧力がバッファ空間２９より高い場合
に、潤滑油がピストンリング組立体４５周りの漏れ隙間
を経て、バッファ空間２９に効率よく戻される。従っ
て、結果的にディスタンス空間２８への潤滑油の浸入が
抑制でき、熱機関の油浸入防止性能が向上する。

【００５２】なお、ディスタンス空間２８の圧力がバッ
ファ空間２９より低い場合には、図２（ｂ）に示すよう
に、ピストンリング組立体４５がピストンリング溝１３
Ａの上部（ディスタンス空間２９側）に押圧される。こ
の場合は、図２（ａ）と比較して漏れ通路の面積が狭く
なるので、流路抵抗が相対的に大きくなる。したがっ
て、この状態ではバッファ空間２９からディスタンス空
間２８へのガスや油の流入が抑制される。

【００５３】すなわち、クロスヘッド１３に装着される
ピストンリング組立体４５を図１乃至図５に示すように
加工すると、ガスや油の漏れ方向にディスタンス空間２
８からバッファ空間２９へは油やガスが流れやすく、そ
の逆方向の流れは相対的に少なくなり、いわゆる逆止弁
に類似した作用を有する。

【００５４】実施例２．図７，図８には請求項２の他の
実施例のテンションリングが示されていて、図におい
て、５３Ａはテンションリング５３の外周溝（連通溝）
で、バッファ空間２９側（下部）に形成されたＲ形状の
面取部であり、５４Ａはテンションリング５４の外周溝
（連通溝）で、バッファ空間２９側（下部）に形成され
た四角形の面取り部である。この場合も潤滑油が通過で
きる通路となり、実施例１の三角状面取り形状と同等な
効果を得ることができる。

【００５５】実施例３．実施例３を図９に基づいて説明
する。図９は請求項３の一実施例を示した要部拡大図で
あり、図９にはプレーンリングの一部を切断した状態が
示されており、図において、５５はプレーンリング、５
５Ａはプレーンリング５５のバッファ空間２９側（下
部）の内周全面に設けた面取り部（連通溝）である。こ
のように、バッファ空間２９側に油通路となる溝を設け
た場合も実施例２と同様に、潤滑油が通過する溝を形成
する。従って、図９の溝形状は、実施例２で示した面取
り形状と同等な効果を得ることができる。すなわち、実
施例２，３に示したようにプレーンリングあるいはテン
ションリングの一方又は両方の下面に溝部を設けること
により、油を効果的にバッファ空間２９側に戻すことが
できる。

【００５６】実施例４．実施例４は実施例１〜３で説明
した油戻り通路の面積の大きさを規定する場合について
説明する。図１０には請求項５のプレーンリングが示さ
れていて、図において、５６はプレーンリング、５６Ａ
はディスタンス空間２８側（上側）に位置する合い口、
５６Ｂはバッファ空間２９側（下側）に位置する合い口
部である。ここで、合い口部（下側）５６Ｂの合い口の
間隔Ｖは合い口５６Ａの合い口の間隔Ｖ₁より大きく設
定されている。また、Ｚはカット部の重なり部寸法、Ｓ
はプレーンリング合い口５６Ｂの高さである。

【００５７】実施例５．次に実施例５について説明す
る。通常、熱機関や圧縮機に使用されるピストンリング
の合い口はガスの漏れを少なくするため、合い口部寸法
は熱膨張や加工誤差を考慮してできるだけ小さく設計す
る。しかしながら上述したように本発明においては、プ
レーンリング合い口５６Ｂが潤滑油の戻し通路となって
いるので、適切な通路面積を確保する必要があり、極端
に小さくはできない。すなわち、このようなステップカ
ット型の合い口を有するプレーンリングでは、その下側
の合い口５６Ｂの合い口寸法（面積）をある程度大きく
設定する必要がある。一方、上側の合い口５６Ａはバッ
ファ空間２９からディスタンス空間２８への漏れ通路の
流路抵抗を大きくする必要があるので、必要以上に合い
口寸法を大きくすることは無意味である。例えば、図１
１に示すように、機関の運転時のプレーンリング材料の
熱膨張により、合い口５６Ａがほとんど隙間がない状態
や必要量より小さくなった場合においても合い口５６Ｂ
は適切な隙間を有する必要がある。このように、実施例
５のように潤滑油の戻り通路となるバッファ空間２９側
（下側）に位置するプレーンリング合い口５６Ｂの合い
口の間隔Ｖをディスタンス空間２８側（上側）に位置す
るプレーンリング合い口５６Ａの合い口の間隔Ｖ₁より
大きくすることで、油戻りとなる通路を確実に確保し、
クロスヘッド１３上部にかきあげられた潤滑油を効果的
にバッファ空間２９側に戻す作用を実現することができ
る。

【００５８】実施例６．次に実施例６について説明す
る。実施例６は、図２（ａ）に示したテンションリング
外周のバッファ空間２９側（下面）に加工した外周溝４
７Ｂの断面積（Ｘ×Ｙ／２）の２倍の断面積（Ｘ×Ｙ）
を図１０に示したプレーンリング合い口（下側）５６Ｂ
と外周溝部４７Ｂの高さＹで作られる断面積（Ｖ×Ｙ）
より小さくするものである。

【００５９】実施例７．次に実施例７について説明す
る。実施例７は、図２に示したテンションリング外周の
バッファ空間２９側（下面）の外周溝４７Ｂの断面積
（Ｘ×Ｙ／２）の２倍の断面積（Ｘ×Ｙ）を図３に示し
たテンションリング合い口４７Ａと外周溝部４７Ｂの高
さＹで作られる断面積（Ｕ×Ｙ）より小さくするもので
ある。

【００６０】次に実施例６，７の動作を説明する。実施
例２，３で説明したように、テンションリングの合い口
４７Ａ，プレーンリングの合い口４６Ｂは、外周溝４７
Ｂに通じる油戻し通路となっている。従って、合い口４
７Ａ，４６Ｂが閉塞されたり縮小されると、潤滑油の流
れが制限される。このように、テンションリングの合い
口４７Ａやプレーンリングの合い口４６Ｂは潤滑油の重
要な戻り通路となっているが、熱膨張による合い口面積
の縮小や加工精度不良による合い口隙間の縮小など、潤
滑油の戻り量に対する不安定要素を持った部分であり、
油浸入防止機能の不安定要因となるものである。そこ
で、このような不具合を解消するために、実施例２や実
施例３の外周溝４７Ｂの断面積に比べ、テンションリン
グの合い口４７Ａ、プレーンリングの合い口４６Ｂの断
面積を相対的に大きく設定し、流路抵抗を十分に小さく
して、潤滑油を流れやすくすることが効果的である。

【００６１】このように、実施例４〜７によれば、潤滑
油が戻る通路として十分な面積となるようにプレーンリ
ング下側の合い口面積，テンションリングの合い口面積
および外周溝を形成することで、効果的に潤滑油がバッ
ファ空間２９側に戻り、熱機関の長時間の運転において
も支障のないピストンリング組立体４５の構成が可能と
なる。すなわち、ディスタンス２８空間からプレーンリ
ング上面とピストンリンク溝間の隙間の流路抵抗，テン
ションリング上面とピストンリング溝間の隙間の流路抵
抗，テンションリング内径とピストンリング溝外径隙間
の流路抵抗，テンションリングの合い口隙間の流路抵抗
及びプレーンリング合い口隙間の各々の流路抵抗が、テ
ンションリング外径とプレーンリング内径との溝部の漏
れ通路の流路抵抗より小さく設定されたことにより上記
効果を得ることができる。

【００６２】実施例８．次に実施例８について説明す
る。先ず、実施例８に関する従来の欠点について説明す
る。図１２にはプレーンリングの外周部に、例えば加工
の誤差などによってシリンダ１６内面との間に隙間が生
じた状態が示されている。図において、１６Ａはシリン
ダ１６の内面、４６Ｃはプレーンリングの凹部、５７，
５８はシリンダ内面１６Ａに残留する潤滑油を示す。例
えば、クロスヘッド１３が下降する場合に図１２（ａ）
に示すように凹部４６Ｃに潤滑油５７が柱状に残留し、
クロスヘッド１３の上昇時には図１２（ｂ）に示すよう
に潤滑油５８が広がる。従って、クロスヘッド１３の往
復運動にともなって潤滑油がディスタンス空間２８（図
２３参照）に残留する。これにより油浸入防止性能が低
下する。

【００６３】つぎに、テンションリング外周部に凹部隙
間が生じた場合を説明する。図３に示すように、ピスト
ンリング組立体４５がプレーンリング４６とテンション
リング４７で構成されている場合、プレーンリング４６
の材質は例えば耐摩耗性樹脂で、テンションリング４７
は例えば金属で構成される。図１３（ａ）はテンション
リング４７の一部が凹部状態となり、隙間５９、隙間６
０が生じた場合を示す従来のピストンリング組立体の平
面図であり、図１３（ｂ）はその側面図である。図にお
いて、４７Ｃはテンションリング４７の変形部であり、
例えば曲げ加工では完全な円形に加工できないので、局
所的にバネ力が作用せず、このような状態となる。この
ようにテンションリング４７に変形があった場合、この
変形部４７Ｃの位置ではプレーンリング４６を押しつけ
ることができないので、プレーンリング４６とシリンダ
１６（図２３参照）内面にも接触不良の部分ができ、隙
間５９，６０が生じる。実施例８は上記の欠点を解消す
ることを目的としたものであり、図１４（ａ）は実施例
８のピストンリング組立体の平面図、図１４（ｂ）はそ
の側面図である。図において、６１はプレーンリング４
６とテンションリング４７の間に組み込まれた弾性体で
ある。すなわち、実施例８は半径方向にバネの機能を有
するテンションリング４７と同様にバネの機能を有する
弾性体６１を組み込んで２段構成にし、テンションリン
グ４７のバネ力不足の部分を補うものである。これによ
り、プレーンリング４６が均一に半径方向に押圧され
る。したがって、図１３に示すプレーンリング４６の外
周部の隙間を解消することができる。尚、弾性体６１
は、たとえばゴム板状の部材で形成されている。

【００６４】以上のように、プレーンリング４６とテン
ションリング４７の間に弾性体６１を挟み込むことで、
テンションリング４７の円筒度（真円度）が悪く、凹部
隙間４７Ｃがある場合でもプレーンリング４６とシール
６内面の接触不良が解消でき、プレーンリング４６はシ
リンダ１６の内面に密着するため、潤滑油のディスタン
ス空間２８への浸入を抑制できる。

【００６５】実施例９．図１５はこの発明の実施例９による熱機関の油浸入防止
装置を示す要部拡大断面図であり、図において、Ｄ_Ａは
油吸収体固定部材７３の外周部の外径、Ｄ_Ｂはスペーサ
７２の外径、Ｄ_ＣＨはクロスヘッド１３の円筒径部の外
径寸法、Ｄ_Ｃはシリンダ１６の内径寸法を示し、Ａは油
吸収体固定部材７３の外周部の高さ、Ｂはスペーサ７２
の高さ（厚さ）、Ｔは油吸収体が収納される部分の径方
向の厚さを示す。なお、クロスヘッド１３の外周部隙間
は軸受作用を有する摺動隙間であり、直径隙間寸法とし
て（Ｄ_Ｃ−Ｄ_ＣＨ）なる寸法を有する。

【００６６】第１の油吸収体７０の材料は従来と同様な
スポンジなど多孔質体で油の吸収性がある材料を採用す
るが、第２の油吸収体７１の材質は、第１の油吸収体７
０の材質より相対的に密度が高く、弾性率が大きい多孔
質体（いわゆる、硬い材料）で、クロスヘッド１３の往
復運動で接触面が変形しないかまたは変形がより少ない
材質で構成される。また、油吸収体固定部材７３の外径
Ｄ_Aはクロスヘッド１３の外径Ｄ_Cよりわずかに小さな
直径に設定される。

【００６７】図１６は図１５中の油吸収体の拡大断面図
であり、図に示すように第１の油吸収体７０，第２の油
吸収体７１は中空円筒形に形成されている。図中、Ｄ
_Ｃ１は油吸収体７０，７１の自由状態の外径寸法、Ｄ
_Ｂ１は自由状態の内径寸法、Ｂ_１は自由状態の高さ（厚
さ）寸法、Ｔ_１は自由状態の径方向厚さ寸法である。
尚、油吸収体７０，７１は多孔質体で製作されるため、
単体寸法としては、Ｄ_Ｃ１，Ｂ_１はそれぞれＤ_Ｃ，Ｂよ
りやや大きく、また、Ｄ_Ｂ１はＤ_Ｂよりやや小さい寸法
関係にある。

【００６８】次に動作について説明する。第２の油吸収
体７１は、従来と同様な吸油特性がある材料であるが、
比較的密度の高い、弾性率の大きい（硬度の高い）材質
であるため、シリンダ１６（図２３参照）の内面と接触
した場合でも図２６に示すような変形の発生を抑制また
は防止できる。また、従来と同様に油の吸収性のよい密
度の小さい油吸収材料を用いた第１の油吸収体７０を第
２の油吸収体７１の下に設けたので、クロスヘッド１３
の下方向への移動時に、クロスヘッド１３とシリンダ１
６の隙間にある潤滑油７９が第１の油吸収体７０に吸収
され、シリンダ１６内面に薄く塗布される。従って、第
２の油吸収体７１には少量の潤滑油しか供給されない。

【００６９】ここで、油吸収体を密度の高い材料だけで
構成した場合の欠点について述べる。第２の油吸収体７
１に用いられる比較的密度の高い油吸収材料は、一般的
に材料の空隙部分の割合が少（空隙率小）ないので、材
料体積の割には油の吸収容量が少なく、吸収性が悪い。
油吸収体として、油吸収性が悪い材料を用いた場合の不
都合点は、油吸収体の材料表面上には、吸収されずに残
留する油の油膜厚さが大きくなる。例えば図１７（ａ）
は、密度の高い油吸収体７５だけで構成した場合の例で
あるが、一般的に密度の高い油吸収体は、第２の油吸収
体７１と同様に密度の低い油吸収体に比べ油の吸収性が
悪い。従って、図１７（ｂ）に示すように材料の表面に
油膜７６が生成され、油が浮いた状態となる。その結
果、クロスヘッド１３の往復運動で、油膜７６から発生
する油の微粒化量が増加し、ディスタンス空間２８への
潤滑油の浸入量が増加する。

【００７０】実施例１０．次に実施例１０について述べる。実施例９で説明したよ
うに、油吸収体を密度の高い材料だけで構成した場合は
油の吸収性が悪い。しかし、材料の密度が大きく油の吸
収特性が悪い材料でも、硬度が高い材料は、往復運動の
摩擦で発生する摺動部の変形を抑制することができる。
この特徴を利用した構成では、硬度の高い材料を用いる
第２の油吸収体７１の下部に第１の油吸収体７０が設け
られているので、潤滑油が少量しか供給されない。従っ
て、第２の油吸収体７１の上表面には潤滑油の膜が生成
することがなく、結果的に油がミスト化する量を少なく
できるので、ディスタンス空間２８への油成分の浸入を
防止できる効果がある。すなわち、この発明は、油の吸
収性の良好な材料と摺動部での変形が少ない材料の両者
の特徴を合成した多段吸収体を使用したことが要点であ
る。

【００７１】具体的な材料についての具体例を説明す
る。例えば第１の油吸収体７０はウレタンスポンジのよ
うな油の吸収性の良好な多孔質体で構成し、第２の油吸
収体７１はフエルト材のような油の吸収性はスポンジ材
より若干劣るが、比較的密度の高い、弾性率が大きい材
料で構成する。

【００７２】実施例１０は第１，第２の油吸収体７０，
７１をそれぞれ１段づつで構成した場合であるが、例え
ば第１の油吸収体７０を２段とするなど全構成を多段吸
収体の構成とした場合も上記と同様な機能，効果を得る
ことができる。

【００７３】実施例１１．次に実施例１１について説明
する。図１５の油吸収体固定部材７３は、外周部の外径
Ｄ_Aをシリンダ１６の内径Ｄ_Cよりわずかに小さく設定
している。Ｄ_Aが非常に小さく隙間が相対的に大の場合
は、弾性体である油吸収体がシリンダ１６の内壁面との
接触，摩擦により変形するが、Ｄ_AがＤ_Cよりわずかに
小さい場合は油吸収体固定部材７３がシリンダ内壁面と
の接触部近傍で第１，第２の油吸収体７０，７１を圧
迫、固定するので、クロスヘッド１３の上下往復運動に
よるシリンダ１６内面との接触，摩擦による接触部に於
ける第１，第２の油吸収体７０，７１の変形を抑制でき
る。その結果、油の微粒化を防止することができ、ディ
スタンス空間２８への油成分の浸入を防止する効果があ
る。

【００７４】なお、外径Ｄ_Aが内径Ｄ_Cと接近しすぎた
場合は、シリンダ１６内壁面に付着した油膜７６Ａに油
吸収体固定部材７３Ａの外周面が接触し、油浸入防止効
果に悪影響があるため、油吸収体固定部材７３の外周部
の外径Ｄ_Aは適切な数値を選択する必要がある。

【００７５】このように、実施例９に記述したようにク
ロスヘッド１３上部にシリンダ１６内周壁面と接触，摺
動するように油吸収体を設け、この油吸収体を油吸収性
があり、圧縮性のある複数の多孔質体材で構成し、この
油吸収体のシリンダ１６内周壁面との接触部がクロスヘ
ッド１３の往復運動による接触部の変形を実施例１０や
１１の手段により防止，抑制することにより、油の微粒
化を防止することができ、結果としてディスタンス空間
２８への油成分の浸入を防止する効果がある。

【００７６】実施例１２．次に実施例１２について説明
する。この発明は油吸収体固定部材７３の外周部の高さ
Ａ（図１７（ｂ）参照）を高くし、クロスヘッド１３の
往復によってシリンダ１６内壁面に付着した潤滑油が飛
散した場合に、潤滑油がクロスヘッド１３の上平面部に
飛散し、落下して蓄積されることを防止することができ
る。以下、実施例１２の詳細を説明する。まず、油吸収
体固定部材７３の外周部高さＡが低い場合の欠点につい
て述べる。例えば図１８は従来の熱機関の油浸入防止装
置の要部拡大図を示すが、図のように、油吸収体固定部
材７７の高さＥが低く、平面の場合は、スターリングエ
ンジンを長時間運転した時に、油吸収体固定部材７７の
上表面の内径側に潤滑油が浸透して油膜７８が形成され
る。そして、さらに長時間運転した場合には、油膜７８
の厚さＣが大きくなるため、クロスヘッド１３の往復運
動で油膜７８が粒子状Ｆとなり跳ね上がり、結果的には
油がミスト化する。また、潤滑油がシリンダ１６内壁部
のＤ部近辺に在る場合には、その潤滑油はディスタンス
空間２８とバッファ空間２９の圧力差でクロスヘッド１
３外周部の摺動隙間を経てバッファ空間２９側に押し戻
される。しかし、油吸収体固定部材７７の内径側に浸透
した潤滑油は油吸収体にも浸透せず、バッファ空間２９
側に戻すことが困難になる。これにより、潤滑油のミス
ト化を助長することとなり、その結果、ディスタンス空
間２８に多くの油成分が存在する。従って、油吸収体固
定部材７７の外周部高さＡが低い場合は、油浸入防止機
能の低下が発生して機関の信頼性低下の原因となる。

【００７７】次に外周部高さＡの高さが高い場合につい
て述べる。図１７（ｂ）に示す油吸収体固定部材７３の
外周部の高さＡは、クロスヘッド１３の下死点にある場
合でも油吸収体固定部材７３の上端部がシリンダ１６の
内壁の油膜が付着する部分７６Ａより高く設定されてい
る。これにより、シリンダ１６内壁面の油膜付着部がデ
ィスタンス空間２８に直接露出することを防止すること
ができる。図１７（ｂ）において、シリンダ１６内壁面
に付着した潤滑油膜７６Ａの上端部Ｔ．Ｄ．Ｃはクロス
ヘッド１３が上死点にある場合を、また、その下端部
Ｂ．Ｄ．Ｃはクロスヘッド１３が下死点にある場合を示
す。なお、図１７（ｂ）はクロスヘッド１３が下死点に
ある場合を示している。ここで、Ｔ．Ｄ．ＣとＢ．Ｄ．
Ｃの差がクロスヘッド１３の運動軌跡であるから、実施
例１２の要点は油吸収体固定部材７３の外周部の高さＡ
をクロスヘッド１３の往復運動距離Ｓ程度またはＳ以上
（Ａ≧Ｓ）に設定することを意味する。なお、図１７
（ｂ）は油吸収体として油吸収性が悪い場合の図である
が、７６Ａのようにシリンダ１６の内壁面に付着する現
象は、油吸収性の良好な実施例９，１０，１１の場合で
も顕在する状態である。

【００７８】次に動作について説明する。先ず、従来の
作用を図１８に基づいて説明する。油吸収体固定部材７
３の外周部高さＡが低く、シリンダ１６内壁の油膜部７
６ａがクロスヘッド１３上面に露出した場合、シリンダ
１６の内壁面に付着する油膜がディスタンス空間２８に
飛散し、飛散した潤滑油の飛沫がクロスヘッド１３上面
に付着して蓄積されると、油膜７８のようにクロスヘッ
ド１３上面に厚い油膜となる。この油膜はクロスヘッド
１３の往復運動加速度で油粒となり、再度飛散する。つ
まり、クロスヘッド１３の摺動隙間を経た油成分はクラ
ンクケース側バッファ空間２９に戻されることはない。
しかし、実施例１２の場合はクランクケース１３にＡ≧
Ｓ相当の高さを有する油吸収体固定部材７３が組み込ま
れているので、潤滑油膜７６Ａから飛散した油粒子は油
吸収体固定部材７３の外周部７３Ａに付着する。油吸収
体固定部材の外周部７３Ａに付着した油は、ある程度の
量以上になると落下し、第１，第２の油吸収体７１，７
２に吸収されてバッファ空間２９に戻される。これによ
り、クロスヘッド１３上部に潤滑油ミストが飛散する可
能性が少なくなる。

【００７９】このように外周部高さＡが低い場合には、
油浸入防止機能の低下の原因となるが、実施例１２のよ
うに、外周部の高さＡ（図１５参照）を高くすることに
よってクロスヘッド１３上面への油の飛散を抑制でき、
その結果、機関の作動空間への油成分の浸入が防止でき
る。

【００８０】次に、油吸収体固定部材７３の外周部高さ
Ａの制限について述べる。油吸収体固定部材７３の外周
部高さＡは必ずしもストローク相当にする必要はなく、
それよりもやや低い高さの場合でも同様の効果を得るこ
とができる。

【００８１】実施例１３．次に実施例１３について説明
する。実施例１３はクロスヘッド１３上部に装着する油
吸収体の寸法に関するものである。図１６に示すよう
に、第１，第２の油吸収体７０，７１を中空円筒型に形
成して、第１，第２の油吸収体７０，７１をクロスヘッ
ド１３の上部に固定する。第１，第２の油吸収体７０，
７１が装着される空間は、図１５に示すシリンダ１６内
径Ｄ_Cとスペーサ７２の高さＢ、スペーサ７２の外径Ｄ
_Bで形成される。そして、径方向の厚さＴ（（Ｄ_C−Ｄ
_B）／２）はスペーサ７２の高さＢと同程度に選択す
る。

【００８２】次に動作について説明する。まず、図１９
（ａ）に示すように、第１，第２の油吸収体７０，７１
の径方向の厚さＴがスペーサ７２の高さＢと比較して小
である場合を想定する。この場合、クロスヘッド１３と
シリンダ１６内壁面の間に介在する潤滑油７６Ｂは第
１，第２の油吸収体７０，７１に吸収されるが、第１，
第２の油吸収体７０，７１の体積が小さいので吸収容量
が少く、また、断面積（π／４×（Ｄ_C ²−Ｄ_B ²））
も小さい。この状態で、図２５に示すＰb ＞Ｐdis の時
間帯に生じるバッファ空間２９からディスタンス空間２
８へのガス流れを考えると、相対的にガスが通過する断
面積が小であり、第１，第２の油吸収体７０，７１を通
過する平均ガス流速が速くなる。その結果、図１９
（ｂ）に示す図１９（ａ）の要部拡大図に示すように、
潤滑油７６Ｂがガスの流れの影響を受け、第１，第２の
油吸収体７０，７１の表面や表面直下に含有されている
潤滑油７６Ｃが押し出され、油膜が浮いた状態となり、
クロスヘッド１３の往復運動で油粒がはね飛ばされる。
次に図２０に示すように第１，第２の油吸収体７０，７
１の厚さＴがスペーサ７２の高さＢと比較して大きい場
合を想定する。この場合、油吸収体７０，７１の体積が
大きいので、体積に比例して油吸収体７０，７１に含ま
れる総潤滑油量が多くなるが、油吸収体７０，７１に含
まれる油量の大部分は摺動部隙間の近傍に存在しなくな
る。しかしながら、バッファ空間２９へ潤滑油が戻され
るためには、潤滑油がクロスヘッド１３の摺動隙間上部
に存在することが必要である。すなわち、油吸収体７
０，７１の中央部（図２０（ｂ）のＩ部近傍）に存在す
る潤滑油はガス流れの影響を受けないので、中央部吸い
込まれた潤滑油はこの部分で澱んだ状態となる。従っ
て、Ｉ部に在る潤滑油はバッファ空間２９側へはもどさ
れない。作動空間への油浸入防止機能上は図２０の場合
でも致命的な問題はないが、無駄な空間であり、この空
間があることにより、無駄な油吸収体７０，７１を装着
することになる。結局、油吸収体７０，７１の容積は適
切な容積を確保することが必要である。油吸収体７０，
７１が吸収される部分の形状は、径方向の厚さＴを高さ
Ｂ程度に設定すると油吸収体７０，７１を通過する流速
も小さく抑えることができ、かつ無駄な体積を占有する
ことがないので最適な形状となる。

【００８３】実施例１４．次に実施例１４について説明する。実施例１４は、クロ
スヘッド上部の外径の隙間を大きく設定して隙間部から
のガスの吹き上げ流速を低下させ、これにともなう潤滑
油のミスト化を防止して油浸入防止性能を向上させるも
のである。図２１はこの発明の実施例１４による熱機関
の油浸入防止装置を示す要部断面図であり、図に示すよ
うに、クロスヘッド８０の上部分の外周部に摺動部隙間
より大きな隙間が形成されている。また、クロスヘッド
８０は上端部８０ａが摺動部の直径Ｄ_ＣＨより小さい直
径をＤ_Ｅに設定されている。

【００８４】そして、バッファ空間２９とディスタンス
空間２８の圧力の関係がＰb ＞Ｐdis である場合、クロ
スヘッド８０の摺動部隙間の下方から上方へガスの吹き
上げが発生するが、その流速はガスの吹き出し部のガス
通過断面積に逆比例の関係にある。すなわち、ガスが通
過する部分の断面積が相対的に大きければ、吹き出し流
速が相対的に小さくなる。従来のようにクロスヘッド摺
動部隙間が小さい場合は、クロスヘッド８０の上端部の
ガスの吹き出し速度が速いので、クロスヘッド８０の上
平面に装着された油吸収体７０，７１に高速流が衝突す
る。これにより、油吸収体７０，７１中に含有される潤
滑油が図１８に示すように吹き飛ばされる。吹き飛ばさ
れてミスト状となった潤滑油はディスタンス空間２８に
浸入して作動空間に油成分が浸入する原因となる。

【００８５】従って、実施例１３と合わせて実施例１４
で油吸収体７０，７１に衝突するガス流速を低下させる
ことが必要である。これを実現するため、図２１に示す
ように、クロスヘッド８０の上端部８０Ａのガス吹き上
げ部の断面積を大きくする形状を採用することが重要と
なる。図２１（ｂ）に示すようにクロスヘッド８０の上
端部８０Ａの外径寸法Ｄ_Eを油吸収体固定部材７３の外
径寸法Ｄ_A程度に設定して、クロスヘッド８０の上端部
８０Ａとシリンダ１６の隙間を従来の摺動部隙間より大
きくする。この摺動部隙間は通常数十μｍ程度、油吸収
体固定部材７３の外径寸法Ｄ_Aとシリンダ内径Ｄ_Cとの
差は数mm程度の大きさに設定されるため、このような構
造を採用することで油吸収体７０，７１に衝突するガス
の吹き上げ速度は従来の数十分の一となる。この結果、
油吸収体７０，７１に含有される潤滑油は吹き飛ばされ
ることなく、油吸収体７０，７１に含有された状態が維
持されるので、潤滑油のミスト化が防止されて油浸入防
止性能が向上する。

【００８６】クロスヘッド上端部８０Ａの外径寸法Ｄ_E
が必要以上に小である場合は、実施例３で説明したよう
にクロスヘッド８０の往復運動による油吸収体の変形が
発生し、油浸入防止性能の機能低下の原因となる。その
ため、クロスヘッド８０の上端部８０ａの外径寸法Ｄ_E
は、上述したように油吸収体固定部材７３の外径寸法Ｄ
_A程度とすることが有効である。

【００８７】以上記述したように、クロスヘッド８０の
上端部８０ａの外径の隙間を大きく設定して、バッファ
空間２９とディスタンス空間２８の圧力の関係がＰb ＞
Ｐdis である場合に生じるクロスヘッド８０の上端部８
０ａの隙間からのガスの吹き上げ流速を低下させて油吸
収体７０，７１へのガス衝突速度を低下させることによ
り、潤滑油のミスト化を防止して油浸入防止性能の向上
を図ることができる。

【００８８】図２１においてはクロスヘッド８０の上端
部８０ａを小径に形成して隙間を大きくしたが、例えば
図２２に示すようにクロスヘッド８０の上端部を斜面状
に面取り加工してガス吹き上げ部の断面積を大きくする
ことも有効な方法である。

【００８９】実施例１乃至実施例１４はスターリングエ
ンジンにこの発明を適用した場合について説明したが、
これに限らず、類似した構成のヴィルミエ機関や往復動
型の無潤滑圧縮機にこの発明を適用しても同様な効果を
得ることができる。

【００９０】

【発明の効果】以上のように、請求項１の発明によれ
ば、ディスタンス空間に浸入した潤滑油を効果的にバッ
ファ空間に戻す連通溝をピストンリングユニットに形成
するように構成したので、ディスタンス空間に浸入した
潤滑油を確実にバッファ空間に戻し、かつその逆方向に
流れる潤滑油を抑制することにより、バッファ空間への
潤滑油の戻り量が増加してディスタンス空間への潤滑油
の浸入を抑制することができ、熱機関の長時間運転を支
障なく行うことができる高い信頼性が得られる効果があ
る。

【００９１】請求項２の発明によれば、テンションリン
グのバッファ空間側の外周端部を面取り加工等して連通
溝をピストンリングユニットに形成するように構成した
ので、請求項１と同様にバッファ空間ヘの潤滑油の戻り
量が増加してディスタンス空間への潤滑油の浸入を抑制
することができ、熱機関の長時間運転を支障なく行うこ
とができる高い信頼性が得られる効果がある。

【００９２】請求項３の発明によれば、プレーンリング
のバッファ空間側の内周端部を面取り加工等して連通溝
をピストンリングユニットに形成するように構成したの
で、請求項１と同様にバッファ空間への潤滑油の戻り量
が増加してディスタンス空間への油の浸入を抑制するこ
とができ、熱機関の長時間運転を支障なく行うことがで
きる高い信頼性が得られる効果がある。

【００９３】請求項４の発明によれば、ピストンリング
ユニットの連通溝の流路抵抗に比べてテンションリング
やプレーンリングの合い口等の流路抵抗が小さくなるよ
うに構成したので、バッファ空間への潤滑油の戻り量を
増加してディスタンス空間への油の浸入を抑制すること
ができ、熱機関の長時間運転を支障なく行うことができ
る高い信頼性が得られる効果がある。

【００９４】請求項５の発明によれば、ステップカット
されたプレーンリングのバッファ空間側の合い口部の間
隔をディスタンス空間側の合い口部の間隔より大きくな
るように構成したので、バッファ空間への潤滑油の戻り
量を増加してディスタンス空間への油の浸入を抑制する
ことができ、熱機関の長時間運転を支障なく行うことが
でき、高い信頼性が得られる効果がある。

【００９５】請求項６の発明によれば、ステップカット
されたプレーンリングのディスタンス空間側の合い口部
の間隔長さと連通溝の高さの積を連通溝の断面積の２倍
より大きくなるように構成したので、請求項５と同様に
バッファ空間への潤滑油の戻り量が増加してディスタン
ス空間への油の浸入を抑制することができ、熱機関の長
時間運転を支障なく行うことができ高い信頼性が得られ
る効果がある。

【００９６】請求項７の発明によればテンションリング
の合い口部の間隔長さと連通溝の高さの積を連通溝の断
面積の２倍より大きくなるように構成したので、請求項
６と同様にバッファ空間への潤滑油の戻り量が増加して
熱機関の長時間運転を支障なく行うことができ高い信頼
性が得られる効果がある。

【００９７】請求項８の発明によれば、密度や弾性率の
異なる複数の多孔質体で形成した油吸収体を多段状に設
けて油吸収体の変形を防止するように構成したので、油
吸収体の変形が防止されて油吸収体に含まれた油がはね
飛ばされず、潤滑油のミスト化が抑制され、油浸入防止
性能の向上を図ることができる効果がある。

【００９８】

【００９９】

【０１００】

【０１０１】

【０１０２】

【０１０３】

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施例１による熱機関の油浸入防止
装置を示す断面図である。

【図２】図１の要部での潤滑油の流れを示す説明図であ
る。

【図３】図１中のピストンリング組立体を示す拡大斜視
図である。

【図４】図３のピストンリング組立体の要部拡大斜視図
である。

【図５】図３のピストンリング組立体における図４とは
異なった要部を示す拡大斜視図である。

【図６】従来のテンションリングを示す要部拡大図であ
る。

【図７】この発明の実施例２によるテンションリングを
示す要部拡大図である。

【図８】図７のテンションリングの変形例を示す要部拡
大図である。

【図９】この発明の実施例３によるプレーンリングを示
す要部拡大図である。

【図１０】図１０（ａ）はこの発明の実施例４によるプ
レーンリングを示す平面図であり、図１０（ｂ）はその
正面図である。

【図１１】従来のプレーンリングを示す正面図である。

【図１２】従来技術の説明図である。

【図１３】従来技術の説明図である。

【図１４】図１４（ａ）はこの発明の実施例８によるピ
ストンリングを示す平面図であり、図１４（ｂ）はその
一部断面図である。

【図１５】この発明の実施例９による熱機関の油浸入防
止装置を示す断面図である。

【図１６】図１５中の油吸収体の拡大断面図である。

【図１７】この発明の他の実施の形態による熱機関の油
浸入防止装置を示す要部断面図である。

【図１８】従来の熱機関の代表的なスターリングエンジ
ンの油浸入防止装置を示す要部拡大図である。

【図１９】この発明の実施例による油吸収体の径方向の
厚さがスペーサの高さよりも小である場合を想定した際
の説明図である。

【図２０】この発明の実施例による油吸収体の径方向の
厚さがスペーサの高さよりも大である場合を想定した際
の説明図である。

【図２１】図２１（ａ）はこの発明の実施例１４による
熱機関の油浸入防止装置を示す断面図、図２１（ｂ）は
図２１（ａ）の要部拡大断面図である。

【図２２】図２１の変形例を示す断面図である。

【図２３】従来の熱機関の代表的なスターリングエンジ
ンを示す断面図である。

【図２４】従来の熱機関の代表的なスターリングエンジ
ンの油浸入防止装置を示す要部拡大図である。

【図２５】スターリングエンジンの運転時のバッファ空
間とディスタンス空間の圧力を説明するためのグラフ図
である。

【図２６】従来の熱機関の代表的なスターリングエンジ
ンの油浸入防止装置の油吸収体の運転時の変形を示す説
明図である。

【図２７】従来の熱機関の代表的なスターリングエンジ
ンの油浸入防止装置の油吸収体構造部の欠点を示す説明
図である。

【符号の説明】

１３クロスヘッド１３Ａピストンリング溝（リング溝）１５動力ピストン（ピストン）１６シリンダ２１ディスプレーサロッド（ロッド部材）２８ディスタンス空間２９バッファ空間４５ピストンリング組立体（ピストンリングユニッ
ト）４６，５５，５６プレーンリング４６Ａ，４６Ｂ，４７Ａ，５６Ａ，５６Ｂ合い口４７，５３，５４テンションリング４７Ｂ，５３Ａ，５４Ａ外周溝（連通溝）５５Ａ面取部（連通溝）６１弾性体７０，７１，７５油吸収体８０，８１クロスヘッドＵ，Ｖ，Ｖ_１合い口の間隔Ｘ連通溝の幅Ｙ連通溝の高さ

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−305156（ＪＰ，Ａ) 特開平２−298655（ＪＰ，Ａ) 実公昭57−12769（ＪＰ，Ｙ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F02G 1/053 F16J 9/06 F25B 9/14 510

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】シリンダと共に機関の作動空間を形成す
るピストンにロッド部材を介して連結され、一方にディ
スタンス空間を形成すると共に他方にバッファ空間を形
成し、前記ディスタンス空間を平均して前記バッファ空
間より高圧状態に保持するクロスヘッドと、該クロスヘ
ッド外周に環状に形成されたリング溝に嵌合されると共
に前記シリンダの内周に接触し、一方の端部と他方の端
部で外側合い口が形成されたプレーンリング及び該プレ
ーンリング内周に接触状態に設けられると共にプレーン
リングを半径外側方向に付勢し、一方の端部と他方の端
部で内側合い口が形成されたテンションリングから成
り、前記バッファ空間側の表面に前記外側合い口と内側
合い口とに連通する連通溝が形成され、前記バッファ空
間側の前記リング溝壁に押圧された時前記連通溝が前記
外側合い口と前記内側合い口を連通し、前記ディスタン
ス空間側の前記リング溝壁に押圧された時前記外側合い
口と前記内側合い口の連通が閉塞されるピストンリング
ユニットとを備えた熱機関の油浸入防止装置。
【請求項２】シリンダと共に機関の作動空間を形成す
るピストンにロッド部材を介して連結され、一方にディ
スタンス空間を形成すると共に他方にバッファ空間を形
成し、前記ディスタンス空間を平均して前記バッファ空
間より高圧状態に保持するクロスヘッドと、該クロスヘ
ッド外周に環状に形成されたリング溝に嵌合されると共
に前記シリンダの内周に接触し、一方の端部と他方の端
部で外側合い口が形成されたプレーンリング及び該プレ
ーンリング内周に接触状態に設けられると共にプレーン
リングを半径外側方向に付勢し、一方の端部と他方の端
部で内側合い口が形成されると共に前記バッファ空間側
の外周端部が加工されたテンションリングから成り、前
記バッファ空間側の表面に前記外側合い口と内側合い口
とに連通する連通溝が形成され、前記バッファ空間側の
前記リング溝壁に押圧された時前記連通溝が前記外側合
い口と前記内側合い口を連通し、前記ディスタンス空間
側の前記リング溝壁に押圧された時前記外側合い口と前
記内側合い口の連通が閉塞されるピストンリングユニッ
トとを備えた熱機関の油浸入防止装置。
【請求項３】シリンダと共に機関の作動空間を形成す
るピストンにロッド部材を介して連結され、一方にディ
スタンス空間を形成すると共に他方にバッファ空間を形
成し、前記ディスタンス空間を平均して前記バッファ空
間より高圧状態に保持するクロスヘッドと、該クロスヘ
ッド外周に環状に形成されたリング溝に嵌合されると共
に前記シリンダの内周に接触し、一方の端部と他方の端
部で外側合い口が形成されると共に前記バッファ空間側
の内周端部が加工されたプレーンリング及び該プレーン
リング内周に接触状態に設けられると共にプレーンリン
グを半径外側方向に付勢し、一方の端部と他方の端部で
内側合い口が形成されたテンションリングから成り、前
記バッファ空間側の表面に前記外側合い口と内側合い口
とに連通する連通溝が形成され、前記バッファ空間側の
前記リング溝壁に押圧された時前記連通溝が前記外側合
い口と前記内側合い口を連通し、前記ディスタンス空間
側の前記リング溝壁に押圧された時前記外側合い口と前
記内側合い口の連通が閉塞されるピストンリングユニッ
トとを備えた熱機関の油浸入防止装置。
【請求項４】前記連通溝の流路抵抗に比べて前記ピス
トンリングユニットと前記リング溝で形成された隙間の
流路抵抗、前記外側合い口の流路抵抗及び前記内側合い
口の流路抵抗が小さいことを特徴とする請求項１乃至請
求項３のいずれか１項に記載の熱機関の油浸入防止装
置。
【請求項５】前記プレーンリングの外側合い口をステ
ップカット形状とし、前記バッファ空間側の外側合い口
の間隙を前記ディスタンス空間側の外側合い口の間隙よ
り大きく設定したことを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれか１項に記載の熱機関の油浸入防止装置。
【請求項６】前記プレーンリングの外側合い口をステ
ップカット形状とし、前記バッファ空間側の外側合い口
の間隔長さと前記連通溝の高さとの積を前記連通溝の断
面積の２倍の値より大きく設定したことを特徴とする請
求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の熱機関の油
浸入防止装置。
【請求項７】前記テンションリングの合い口の間隔長
さと前記連通溝の高さとの積を前記連通溝の断面積の２
倍の値より大きく設定したことを特徴とする請求項１乃
至請求項３のいずれか１項に記載の熱機関の油浸入防止
装置。
【請求項８】シリンダと共に機関の作動空間を形成す
るピストンにロッド部材を介して連結され、一方にディ
スタンス空間を形成すると共に他方にバッファ空間を形
成し、前記ディスタンス空間を平均して前記バッファ空
間より高圧状態に保持するクロスヘッドと、前記クロス
ヘッドの前記ディスタンス空間側の端部に油吸収体が複
数段密着して設けられると共に、前記シリンダ内周に接
触した状態で摺動自在に支持され、前記ディスタンス空
間側の前記油吸収体を密度が高くかつ弾性率が大きい多
孔質体で形成し、前記クロスヘッド側の前記油吸収体を
密度が低くかつ弾性率が小さい多孔質体で形成した多段
の油吸収体とを備えた熱機関の油浸入防止装置。