JPH0317060B2 - - Google Patents

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JPH0317060B2
JPH0317060B2 JP59012615A JP1261584A JPH0317060B2 JP H0317060 B2 JPH0317060 B2 JP H0317060B2 JP 59012615 A JP59012615 A JP 59012615A JP 1261584 A JP1261584 A JP 1261584A JP H0317060 B2 JPH0317060 B2 JP H0317060B2
Authority
JP
Japan
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cylinder
piston
dead center
moves
exhaust port
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP59012615A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS60159562A (en
Inventor
Kenji Hata
Mitsuyoshi Saito
Katsumasa Araoka
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Shibaura Electric Co Ltd filed Critical Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Priority to JP1261584A priority Critical patent/JPS60159562A/en
Publication of JPS60159562A publication Critical patent/JPS60159562A/en
Publication of JPH0317060B2 publication Critical patent/JPH0317060B2/ja
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  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は耐久性の高い構造の断熱膨張エンジン
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to an adiabatic expansion engine of highly durable construction.

〔発明の技術的背景とその問題点〕[Technical background of the invention and its problems]

極低温冷凍サイクルにおける冷媒、冷えばHe
ガスを冷却するものとして断熱膨張エンジンが多
く用いられる。第1図a,bはこの種の断熱膨張
エンジンの要部構成と、その動作を模式的に示す
ものである。内部にピストン1を往復自在に設け
てなるシリンダ2の底部には、高圧Heガスの吸
気口3が設けられ、またその底部壁面には排気口
4が設けられている。上記吸気口3には、外部高
圧Heガスの圧力を受けて該吸気口3を閉塞する
吸気弁5が設けられており、この吸気弁5は前記
ピストン1が上死点に対して第1の距離まで近づ
いた時点から上死点を経由して上記第1の距離ま
で離れる時点までの間、その突部5aをピストン
1により押圧されて前記吸気口3を開放するよう
になつている。
Refrigerant in cryogenic refrigeration cycle, cold He
Adiabatic expansion engines are often used to cool gas. Figures 1a and 1b schematically show the main structure and operation of this type of adiabatic expansion engine. A cylinder 2 in which a piston 1 is reciprocably provided has an intake port 3 for high-pressure He gas at the bottom thereof, and an exhaust port 4 at the bottom wall thereof. The intake port 3 is provided with an intake valve 5 that closes the intake port 3 in response to the pressure of external high-pressure He gas. The protrusion 5a is pressed by the piston 1 to open the intake port 3 from the time when the piston approaches the piston to the time when the piston moves away from the piston by the above-mentioned first distance via the top dead center.

一方、前記シリンダ2の内側には、内壁に摺動
して軸方向に移動自在な移動体6が設けられてい
る。この移動体6は、ピストン1が上死点に対し
て前記第1の距離まで近づく前の時点でピストン
1の突起部1aに係合してシリンダ2の底部側へ
移動するとともに、ピストン1が下死点に至る前
の時点でピストン1の突起部1aに係合して上記
底部側から離れる方向へ移動するようになつてい
る。つまり、移動体6はピストン1の動きに応じ
てヒステリシス的に位置移動されるようになつて
いる。しかして、この移動体6には、シリンダ底
部側に位置移動されたときに前記排気口4を閉塞
するパツキング体7が取付けられている。そし
て、移動体6がシリンダ底部から引離されたと
き、上記パツキング体7による排気口4の閉塞が
解除、つまり排気口4が開放されるようになつて
おり、これらによつて排気弁が構成されている。
On the other hand, inside the cylinder 2, a movable body 6 is provided which can slide on the inner wall and move freely in the axial direction. This moving body 6 engages with the projection 1a of the piston 1 and moves toward the bottom of the cylinder 2 before the piston 1 approaches the first distance from the top dead center, and the piston 1 moves toward the bottom of the cylinder 2. Before reaching the bottom dead center, the piston 1 engages with the projection 1a of the piston 1 and moves in a direction away from the bottom side. In other words, the movable body 6 is hysteretically moved in accordance with the movement of the piston 1. A packing body 7 that closes the exhaust port 4 when moved toward the bottom of the cylinder is attached to the movable body 6. When the movable body 6 is pulled away from the bottom of the cylinder, the exhaust port 4 is unblocked by the packing body 7, that is, the exhaust port 4 is opened, and these constitute an exhaust valve. has been done.

かくしてこのような弁機構を備えた断熱膨張エ
ンジンにあつては、ピストン1が上死点に対して
前述した位置関係にあるとき、吸気弁5が開放さ
れてシリンダ1内に高圧Heガスが導入され、該
ピストン1の移動に伴い前記吸気口3が再び閉塞
されて導入Heガスはシリンダ2内において断熱
膨張される。しかるのちピストン1が下死点に至
るとき、前記移動体6の引上げ移動によつて排気
口4が開放され、該ピストン1の下死点から上死
点への移動により前記断熱膨張されたHeガスは
排気されることになる。かくしてここに断熱膨張
エンジンの1サイクルが終了することになる。
Thus, in an adiabatic expansion engine equipped with such a valve mechanism, when the piston 1 is in the above-mentioned positional relationship with respect to top dead center, the intake valve 5 is opened and high-pressure He gas is introduced into the cylinder 1. As the piston 1 moves, the intake port 3 is closed again, and the introduced He gas is adiabatically expanded within the cylinder 2. Thereafter, when the piston 1 reaches the bottom dead center, the moving body 6 is pulled up to open the exhaust port 4, and as the piston 1 moves from the bottom dead center to the top dead center, the adiabatically expanded He The gas will be exhausted. Thus, one cycle of the adiabatic expansion engine ends here.

然し乍ら、このような従来構造の断熱膨張エン
ジンにあつては、次のような不具合があつた。即
ち、排気弁を構成するパツキング体7は、ピスト
ン1の移動、つまり移動体6の移動に伴つてシリ
ンダ2の内壁面を摺動する。この為、パツキング
体7の摺動面の摩耗が生じ易く、その耐久性が低
いと云う問題があつた。また、上記構成である
と、移動体6がシリンダ2の内面を摺動し易く、
この摺動によつて移動体6にも磨耗が生じる欠点
があつた。
However, the conventional adiabatic expansion engine has the following problems. That is, the packing body 7 constituting the exhaust valve slides on the inner wall surface of the cylinder 2 as the piston 1 moves, that is, the movable body 6 moves. For this reason, there was a problem that the sliding surface of the packing body 7 was easily worn, and its durability was low. Furthermore, with the above configuration, the movable body 6 can easily slide on the inner surface of the cylinder 2,
This sliding movement also caused wear on the movable body 6.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明はこのような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、構造の複雑化を
招くことなしにその耐久性を高めることができ、
同時に性能も向上できる断熱膨張エンジンを提供
することにある。
The present invention was made in consideration of these circumstances, and its purpose is to increase the durability of the structure without complicating it.
The object of the present invention is to provide an adiabatic expansion engine that can improve performance at the same time.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

上記目的を達成するために、本発明に係る膨張
エンジンは、底面に吸気口および排気口を有した
シリンダと、このシリンダ内に往復動自在に設け
られたピストンと、常時は前記吸気口を閉塞し、
前記ピストンが上死点に対して第1の距離まで近
づいた時点から上死点を経由して上記第1の距離
まで離れる時点までの間、上記ピストンに押圧さ
れて上記吸気口を解放し、前記シリンダ内に高圧
ガスを導入する吸気弁と、前記シリンダ内に移動
自在に設けられ、前記ピストンが上死点に対して
前記第1の距離まで近づく前の時点で上記ピスト
ンに係合して上記シリンダの底面側へ移動すると
ともに、前記ピストンが下死点に至る前の時点で
上記ピストンに係合して上記底面側から離れる方
向へ移動する移動体と、この移動体を前記シリン
ダの内周面に対して非接触に支持するとともに、
軸方向への反転作用で上記移動体を軸方向の2箇
所の安定位置へ択一的に安定させるばね部材と、
前記移動体に設けられ、上記移動体が前記2箇所
の安定位置のうち前記シリンダの底面側の安定位
置にあるときに前記排気口を閉塞するパツキング
体とを備えている。
In order to achieve the above object, an expansion engine according to the present invention includes a cylinder having an intake port and an exhaust port on the bottom surface, a piston provided in the cylinder so as to be able to reciprocate, and a piston that normally closes the intake port. death,
Pressed by the piston to release the intake port from the time when the piston approaches the top dead center to a first distance to the time when the piston moves away from the top dead center to the first distance, an intake valve that introduces high-pressure gas into the cylinder; and an intake valve that is movably provided in the cylinder and that engages the piston before the piston approaches the first distance from the top dead center. a moving body that moves toward the bottom side of the cylinder, engages with the piston before the piston reaches bottom dead center, and moves away from the bottom side; In addition to supporting the peripheral surface without contacting it,
a spring member that selectively stabilizes the movable body in two stable positions in the axial direction by a reversing action in the axial direction;
A packing body is provided on the movable body and closes the exhaust port when the movable body is in a stable position on the bottom side of the cylinder among the two stable positions.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

かくして実施例によれば、ピストンの移動に応
動してシリンダ底面の排気口を閉塞するパツキン
グ体がシリンダ内壁面を摺動することがないの
で、その摩耗を招来することがない。従つて、弁
機構の耐久性を高めることができ、またばね部材
を使つてシリンダの内周面に対して非接触に移動
体を支持させているので、移動体に摺動磨耗の生
じるのを防止でき、この面からも耐久性を向上さ
せることができる。さらに、ばね部材として、軸
方向への反転作用で移動体を軸方向の2箇所の安
定位置へ択一的に安定させる機能を備えたものを
用いているので、吸気弁が開動作を開始した時点
に一致させて排気口を急速に、かつ確実に閉じさ
せるようにタイミングを設定することができる。
したがつて、デツドスペースを小さくでき、損失
を最少限に抑えることができるので、性能の向上
も図ることができる。
Thus, according to the embodiment, the packing body that closes the exhaust port on the bottom of the cylinder in response to the movement of the piston does not slide on the inner wall surface of the cylinder, so that it does not wear out. Therefore, the durability of the valve mechanism can be increased, and since the moving body is supported without contacting the inner peripheral surface of the cylinder using the spring member, sliding wear on the moving body can be prevented. This can also improve durability. Furthermore, since we use a spring member that has the function of selectively stabilizing the movable body in two stable positions in the axial direction by reversing the action in the axial direction, it is possible to prevent the intake valve from starting its opening operation. The timing can be set to rapidly and reliably close the exhaust port to coincide with the point in time.
Therefore, the dead space can be reduced and loss can be minimized, so that performance can be improved.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、図面を参照して本発明の実施例につき説
明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第2図a,bは実施例に係る断熱膨張エンジン
の要部構成と、その動作を示すもので、第1図
a,bに示す従来のものと同一部分には同一符号
を付して示してある。このエンジンが従来のもの
と異にする点は、排気口4がシリンダ2の底面に
設けられ、この排気口4を閉塞するパツキング体
7を取付けた移動体6が、シリンダ2の内周面と
は非接触に、かつシリンダ2の内壁面に係止され
た板ばね10による偏倚力を受け、且つピストン
1の突起1aに係合してシリンダ底面側あるいは
シリンダ底面から離れた位置に位置移動するよう
に構成された点にある。移動体6は、その先端の
シリンダ底面、特に排気口4に対向する位置にパ
ツキング体7を取付けたもので、シリンダ2の内
側を軸方向に移動自在に設けられている。そし
て、移動体6は、その係止部を前記ピストン1の
突起に係合させて、該ピストン1が上死点に至る
直前に第2図bに示すようにシリンダ1の底面側
に位置移動され、また該ピストン1が下死点に至
る直前には第2図aに示すようにシリンダ1の底
面側より引離された位置に移動されるようになつ
ている。
Figures 2a and 2b show the main structure and operation of the adiabatic expansion engine according to the embodiment, and the same parts as those of the conventional engine shown in Figure 1a and b are designated by the same reference numerals. There is. This engine is different from conventional engines in that the exhaust port 4 is provided at the bottom of the cylinder 2, and the movable body 6 to which the packing body 7 that closes the exhaust port 4 is attached is connected to the inner peripheral surface of the cylinder 2. receives the biasing force of the leaf spring 10 that is fixed to the inner wall surface of the cylinder 2 without contact, and engages with the protrusion 1a of the piston 1 to move to the cylinder bottom side or to a position away from the cylinder bottom surface. The point is that it is structured like this. The moving body 6 has a packing body 7 attached to the bottom surface of the cylinder at its tip, particularly at a position facing the exhaust port 4, and is provided so as to be freely movable in the axial direction inside the cylinder 2. Then, the movable body 6 engages its locking portion with the protrusion of the piston 1, and moves to the bottom side of the cylinder 1 as shown in FIG. 2b just before the piston 1 reaches the top dead center. Immediately before the piston 1 reaches the bottom dead center, it is moved to a position separated from the bottom surface of the cylinder 1, as shown in FIG. 2a.

この際、シリンダ1の内壁面と移動体6との間
に設けられた板ばね10は、その弾性力によつて
移動体6を第2図aまたは第2図bに示すように
偏倚させている。ピストン1は、この偏倚力に優
る移動力を加え、前記板ばね10をたわませて前
記移動体6をシリンダ2の底面側或いは逆向きに
移動させるものである。従つて、移動体6は、こ
の2つの位置に、前記ピストン1の動きに応じて
安定することになり、ここにヒステリシス的な移
動が行われる。しかして移動体6がシリンダ2の
底面側に移動されたとき、該移動体6は前記板ば
ね10によつてシリンダ2の底面に押付けられ
る。この結果、前記パツキング体7が排気口4を
効果的に閉塞することになり、その弁作用が呈せ
られることになる。
At this time, the leaf spring 10 provided between the inner wall surface of the cylinder 1 and the movable body 6 biases the movable body 6 by its elastic force as shown in FIG. 2a or 2b. There is. The piston 1 applies a moving force that exceeds this biasing force, bends the leaf spring 10, and moves the movable body 6 toward the bottom side of the cylinder 2 or in the opposite direction. Therefore, the movable body 6 becomes stable in these two positions according to the movement of the piston 1, and hysteretic movement occurs here. When the movable body 6 is moved toward the bottom surface of the cylinder 2, the movable body 6 is pressed against the bottom surface of the cylinder 2 by the leaf spring 10. As a result, the packing body 7 effectively closes the exhaust port 4 and exhibits its valve action.

かくしてこのような弁機構を構成してなる断熱
膨張エンジンによれば、パツキング体7はシリン
ダ2の内壁を摺動することなくシリンダ2の軸方
向に移動し、且つ板ばね10による偏倚力を受け
て前記排気口4を閉塞することになる。これ故、
パツキング体7の摺動による摩耗の問題がない。
また、移動体6はシリンダ2の内周面に対して摺
動しないので、移動体6の磨耗も抑制でき、結
局、耐久性の大幅な向上を図ることができる。ま
た、板ばね10は、軸方向への反転作用で移動体
6を軸方向の2箇所の安定位置へ択一的に安定さ
せる機能を備えているので、吸気弁5が開動作を
開始した時点に一致させて排気口4を急速に、か
つ確実に閉じさせるようにタイミングを設定する
ことができる。したがつて、デツドスペースを小
さくでき、損失を最少限に抑えることができるの
で、性能の向上も図ることができる。
According to the adiabatic expansion engine configured with such a valve mechanism, the packing body 7 moves in the axial direction of the cylinder 2 without sliding on the inner wall of the cylinder 2, and receives the biasing force of the leaf spring 10. Thus, the exhaust port 4 is closed. Therefore,
There is no problem of wear caused by sliding of the packing body 7.
Moreover, since the movable body 6 does not slide on the inner circumferential surface of the cylinder 2, wear of the movable body 6 can be suppressed, and as a result, durability can be greatly improved. In addition, the leaf spring 10 has a function of selectively stabilizing the movable body 6 to two stable positions in the axial direction by a reversal action in the axial direction, so that when the intake valve 5 starts opening operation, The timing can be set so that the exhaust port 4 is rapidly and reliably closed in accordance with . Therefore, the dead space can be reduced and loss can be minimized, so that performance can be improved.

尚、本発明は上述した各実施例に限定されるも
のではない。例えばシリンダ2の底面に設ける排
気口4の数や、移動体6の移動長さ等は、エンジ
ンの仕様に応じて定めれば良いものである。また
断熱膨張に供せられるガスも前述したHeガスに
限定されない。要するに本発明はその要旨を逸脱
しない範囲で種々変形して実施することができ
る。
Note that the present invention is not limited to each of the embodiments described above. For example, the number of exhaust ports 4 provided on the bottom surface of the cylinder 2, the moving length of the moving body 6, etc. may be determined according to the specifications of the engine. Furthermore, the gas used for adiabatic expansion is not limited to the aforementioned He gas. In short, the present invention can be implemented with various modifications without departing from the gist thereof.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図a,bは従来の断熱膨張エンジンの要部
構成とその動きを示す図、第2図aは本発明の一
実施例に係る膨張エンジンの要部縦断面図、同図
bは同エンジンの排気行程終了時を示す断面図で
ある。 1……ピストン、2……シリンダ、3……吸気
口、4……排気口、6……移動体、7……パツキ
ング、10……板ばね。
Figures 1a and 1b are diagrams showing the configuration and movement of the main parts of a conventional adiabatic expansion engine, Figure 2a is a vertical cross-sectional view of the main parts of an expansion engine according to an embodiment of the present invention, and Figure 2b is the same. FIG. 3 is a cross-sectional view showing the end of the exhaust stroke of the engine. 1... Piston, 2... Cylinder, 3... Intake port, 4... Exhaust port, 6... Moving body, 7... Packing, 10... Leaf spring.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 底面に吸気口および排気口を有したシリンダ
と、このシリンダ内に往復動自在に設けられたピ
ストンと、常時は前記吸気口を閉塞し、前記ピス
トンが上死点に対して第1の距離まで近づいた時
点から上死点を経由して上記第1の距離まで離れ
る時点までの間、上記ピストンに押圧されて上記
吸気口を解放し、前記シリンダ内に高圧ガスを導
入する吸気弁と、前記シリンダ内に移動自在に設
けられ、前記ピストンが上死点に対して前記第1
の距離まで近づく前の時点で上記ピストンに係合
して上記シリンダの底面側へ移動するとともに、
前記ピストンが下死点に至る前の時点で上記ピス
トンに係合して上記底面側から離れる方向へ移動
する移動体と、この移動体を前記シリンダの内周
面に対して非接触に支持するとともに、軸方向へ
の反転作用で上記移動体を軸方向の2箇所の安定
位置へ択一的に安定させるばね部材と、前記移動
体に設けられ、上記移動体が前記2箇所の安定位
置のうち前記シリンダの底面側の安定位置にある
ときに前記排気口を閉塞するパツキング体とを具
備してなることを特徴とする断熱膨張エンジン。
1 A cylinder having an intake port and an exhaust port on the bottom surface, a piston provided in the cylinder so as to be able to reciprocate, the intake port is normally closed, and the piston is located at a first distance from the top dead center. an intake valve that is pressed by the piston to release the intake port and introduce high-pressure gas into the cylinder from the time when the intake valve approaches the cylinder until the time when the intake valve moves away from the cylinder via the top dead center to the first distance; The piston is movably provided in the cylinder, and the piston is provided in the first position relative to the top dead center.
Before it approaches the distance, it engages with the piston and moves to the bottom side of the cylinder, and
a moving body that engages with the piston before the piston reaches bottom dead center and moves in a direction away from the bottom surface side; and a moving body that supports the moving body without contacting the inner circumferential surface of the cylinder. and a spring member that selectively stabilizes the movable body in two stable positions in the axial direction by a reversal action in the axial direction; An adiabatic expansion engine comprising: a packing body that closes the exhaust port when the cylinder is in a stable position on the bottom side of the cylinder.
JP1261584A 1984-01-26 1984-01-26 Adiabatic expansion engine Granted JPS60159562A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1261584A JPS60159562A (en) 1984-01-26 1984-01-26 Adiabatic expansion engine

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JP1261584A JPS60159562A (en) 1984-01-26 1984-01-26 Adiabatic expansion engine

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Publication Number Publication Date
JPS60159562A JPS60159562A (en) 1985-08-21
JPH0317060B2 true JPH0317060B2 (en) 1991-03-07

Family

ID=11810279

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JP1261584A Granted JPS60159562A (en) 1984-01-26 1984-01-26 Adiabatic expansion engine

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JP (1) JPS60159562A (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56146963A (en) * 1980-04-17 1981-11-14 Sumitomo Heavy Industries Automatic exhaust valve for cryogenic expanding machine
JPS5728861A (en) * 1980-06-23 1982-02-16 Bendix Corp Electromagnetical fuel injector

Patent Citations (2)

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JPS60159562A (en) 1985-08-21

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