JPH0774627B2 - Sealing device and Stirling engine - Google Patents

Sealing device and Stirling engine

Info

Publication number
JPH0774627B2
JPH0774627B2 JP11473089A JP11473089A JPH0774627B2 JP H0774627 B2 JPH0774627 B2 JP H0774627B2 JP 11473089 A JP11473089 A JP 11473089A JP 11473089 A JP11473089 A JP 11473089A JP H0774627 B2 JPH0774627 B2 JP H0774627B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
space
shaft
fluid
cylinder
pressure
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP11473089A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH02294540A (en
Inventor
憲一 猪田
照丸 原田
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.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP11473089A priority Critical patent/JPH0774627B2/en
Publication of JPH02294540A publication Critical patent/JPH02294540A/en
Publication of JPH0774627B2 publication Critical patent/JPH0774627B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/0535Seals or sealing arrangements
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はシール装置およびスターリングエンジンに関す
る。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a sealing device and a Stirling engine.

従来の技術 従来、この種シール装置は第4図の様な構造になってい
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, this type of sealing device has a structure as shown in FIG.

1はシリンダでその中に軸2が配設されている。3はベ
ローズで空間4と空間5とを隔てている、また空間4に
は流体Aが封入されており、空間5には流体Bが封入さ
れている。以下作用について説明する。運転時に於て軸
2は軸方向に運動しておりベローズ3の一端は軸2とと
もに運動しながら空間4内の流体Aと空間5内の流体B
とが混合するのを防いでいる。
1 is a cylinder in which a shaft 2 is arranged. Reference numeral 3 denotes a bellows which separates the space 4 and the space 5, and the space 4 is filled with a fluid A and the space 5 is filled with a fluid B. The operation will be described below. During operation, the shaft 2 is moving in the axial direction, and one end of the bellows 3 is moving together with the shaft 2 while the fluid A in the space 4 and the fluid B in the space 5 are in motion.
Prevents and from mixing.

発明が解決しようとする課題 しかし、この様な構造のものでは空間4の圧力と空間5
の圧力の差が許容値をこえるとベローズ3が破壊すると
いう欠点があった。言い替えるとこの方法では空間4の
圧力と空間5の圧力差がベローズ3の許容圧力差以下の
時にしか使用できないという欠点があった。
However, with such a structure, the pressure in the space 4 and the space 5
The bellows 3 has a defect that the bellows 3 is broken if the pressure difference exceeds the allowable value. In other words, this method has a drawback that it can be used only when the pressure difference between the space 4 and the space 5 is less than the allowable pressure difference between the bellows 3.

そこで、本発明はシールすべき二種類の流体の圧力が異
なってもベローズが破壊しないようにし、もってシール
装置の利用範囲を拡大するとともに信頼性を向上させる
ものである。
Therefore, the present invention prevents the bellows from breaking even if the pressures of the two kinds of fluids to be sealed are different, thereby expanding the range of use of the sealing device and improving the reliability.

課題を解決するための手段 そして上記課題を解決する本発明の技術的な手段は、シ
リンダ内を第1の空間と他の空間とに隔てるように配設
されたシリンダの一部を成す壁と、前記他の空間を軸と
壁との隙間を介して第1の空間に連通する第2の空間と
それ以外の空間である第3の空間とに分割するように配
設された軸の変位にともなってその形状が変化する隔間
と、第1の空間と第2の空間とを連通する流路と、この
流路に配設され流体Aを第1の空間と第2の空間との間
で移動させるポンプ装置と、第2の空間と第3の空間と
の圧力差を検出する差圧検出器と、この差圧検出器の出
力信号を受信し第2の空間と第3の空間との圧力差が設
定値以下になるように前記ポンプ装置に制御信号を送る
制御装置とを備えたこを特徴とする。
Means for Solving the Problems And the technical means of the present invention for solving the above problems include a wall forming a part of a cylinder arranged so as to separate the inside of the cylinder into a first space and another space. Displacement of the shaft arranged so as to divide the other space into a second space communicating with the first space through a gap between the shaft and the wall and a third space which is the other space. The space between the first space and the second space that communicates with the first space and the second space, and the fluid A disposed in the flow path between the first space and the second space. A pump device for moving between the second space and the third space, a differential pressure detector for detecting a pressure difference between the second space and the third space, and a second space and a third space for receiving an output signal of the differential pressure detector. And a control device that sends a control signal to the pump device so that the pressure difference between the pressure control device and the pressure control device becomes less than or equal to a set value.

作用 この技術的手段による作用は次のようになる。Action The action of this technical means is as follows.

即ち、隔壁はシリンダ内の第1および第2の空間内の流
体Aとシリンダ内の第3の空間内の流体Bとをシールす
る。
That is, the partition wall seals the fluid A in the first and second spaces in the cylinder and the fluid B in the third space in the cylinder.

そして制御装置は第2の空間と第3の空間との圧力差を
検出する差圧検出器の出力信号を受信し、第1の空間と
第2の空間とを連通する流路に配設されたポンプ装置
に、第2の空間と第3の空間との圧力差が設定値以下に
なるように制御信号を送る。
The control device receives the output signal of the differential pressure detector that detects the pressure difference between the second space and the third space, and is arranged in the flow path that connects the first space and the second space. A control signal is sent to the pump device so that the pressure difference between the second space and the third space is equal to or less than a set value.

この圧力差の設定値は隔壁の許容圧力差以下になってお
り隔壁が破壊するのを防いでいる。
The set value of this pressure difference is less than or equal to the allowable pressure difference of the partition wall to prevent the partition wall from breaking.

実 施 例 以下、本発明の第一の実施例におけるシール装置につい
て、第1図に基づいて説明する。
Example Hereinafter, a sealing device according to a first example of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例の目的はシリンダ6内の空間10,12に封入され
た流体Aと空間11に封入された流体Bとを、空間10と空
間12の圧力差の大小に関わらず高い信頼性でシールする
ことである。
The purpose of this embodiment is to reliably seal the fluid A sealed in the spaces 10 and 12 and the fluid B sealed in the space 11 in the cylinder 6 regardless of the pressure difference between the spaces 10 and 12. It is to be.

第1図に於て、6はシリンダ、7はシリンダ6内に配設
された軸、8はその一部に軸7が貫通している穴を有す
る壁、9は空間10と空間11とを連通しないように隔てる
ように配設されたベローズ、ダイアフラムなどの隔壁で
あり、本実施例はベローズの場合である。
In FIG. 1, 6 is a cylinder, 7 is a shaft arranged in the cylinder 6, 8 is a wall having a hole through which the shaft 7 penetrates, 9 is a space 10 and a space 11. This is a partition wall such as a bellows and a diaphragm which are arranged so as not to communicate with each other, and this embodiment is a case of a bellows.

また、空間10,12には流体Aが封入されており、空間11
には流体Bが封入されている。13は空間10と空間12とを
連通する流路で、途中に流体Aを空間10と空間12との間
で移動させるポンプ装置14が設けられている。一方、15
は空間10と空間11の圧力差を検出する差圧検出器、16は
差圧検出器15の出力信号を受信し空間10と空間11との圧
力差が設定値以下になるようにポンプ装置14に制御信号
を送る制御装置である。
Further, the fluid A is enclosed in the spaces 10 and 12, and the space 11
A fluid B is enclosed in. A flow path 13 connects the space 10 and the space 12, and a pump device 14 for moving the fluid A between the space 10 and the space 12 is provided on the way. On the other hand, 15
Is a differential pressure detector that detects the pressure difference between the space 10 and the space 11, 16 is a pump device 14 that receives the output signal of the differential pressure detector 15 so that the pressure difference between the space 10 and the space 11 is below a set value. Is a control device that sends a control signal to the.

また17は空間10と空間12との間で壁8と軸7との隙間を
通って往来する流体Aの流量を減らし、空間10と空間11
の圧力差を制御するに要するポンプ装置14の流量を減ら
し、消費エネルギを減らすためのロッドシールである。
Further, 17 reduces the flow rate of the fluid A coming and going between the space 10 and the space 12 through the gap between the wall 8 and the shaft 7, and the space 10 and the space 11
Is a rod seal for reducing the flow rate of the pump device 14 required for controlling the pressure difference and reducing the energy consumption.

以下作用について説明する。運転中シリンダ6内の軸7
は軸方向に往復運動している。また運転状態の変化によ
り空間11の圧力と空間12の圧力は変化し、それにともな
って空間10と空間11との圧力差も変化する。
The operation will be described below. Shaft 7 in cylinder 6 during operation
Is reciprocating in the axial direction. Further, the pressure in the space 11 and the pressure in the space 12 change due to the change in the operating state, and the pressure difference between the space 10 and the space 11 also changes accordingly.

ところで制御装置16は、差圧検出器15の出力信号を受信
し空間10と空間11との圧力差が設定値以下になるように
ポンプ装置14に制御信号を送っている。即ち、空間10と
空間11との圧力差が設定値より大きく、しかも空間10の
圧力が空間11の圧力より大きいときは制御装置16はポン
プ装置14に制御信号を送り、空間10から空間12へ流体A
を移動させ、設定値以下になればポンプ装置14に制御信
号を送り流体Aの移動を停止する。
By the way, the control device 16 receives the output signal of the differential pressure detector 15 and sends a control signal to the pump device 14 so that the pressure difference between the space 10 and the space 11 becomes a set value or less. That is, when the pressure difference between the space 10 and the space 11 is larger than the set value, and the pressure in the space 10 is larger than the pressure in the space 11, the control device 16 sends a control signal to the pump device 14 to move from the space 10 to the space 12. Fluid A
Is moved, and when it becomes less than the set value, a control signal is sent to the pump device 14 to stop the movement of the fluid A.

逆に、空間10と空間11との圧力差が設定値より大きく、
しかも空間10の圧力が空間11の圧力より小さいときは制
御装置16はポンプ装置14に制御信号を送り、空間12から
空間10へ流体Aを移動させ設定値以下になればポンプ装
置14に制御信号を送り流体Aの移動を停止する。
On the contrary, the pressure difference between the space 10 and the space 11 is larger than the set value,
Moreover, when the pressure in the space 10 is lower than the pressure in the space 11, the control device 16 sends a control signal to the pump device 14, and when the fluid A is moved from the space 12 to the space 10 and becomes less than the set value, the control signal is sent to the pump device 14. To stop the movement of the fluid A.

このようにしてベローズ9前後の圧力差をベローズ9の
許容圧力差以下に保ち、ベローズ9が破壊するのを防い
でいる。
In this way, the pressure difference before and after the bellows 9 is kept below the allowable pressure difference of the bellows 9 to prevent the bellows 9 from breaking.

この様に本実施例は、空間12と空間11の圧力が異なって
もベローズ9が破壊するのを防ぐことができるため、シ
ール装置全体の利用範囲が拡大し、信頼性も高まるとい
う効果がある。
As described above, the present embodiment can prevent the bellows 9 from being broken even if the pressures in the space 12 and the space 11 are different, so that there is an effect that the usage range of the entire sealing device is expanded and the reliability is enhanced. .

なお本実施例においては空間10,12には流体Aが封入さ
れており、空間11には流体Bが封入されているが、空間
11は真空であっても支障なく機能する。また差圧検出器
15の代わりに圧力検出器を2個設けても同様の効果が得
られ、更に空間11が真空の時は空間10の圧力検出用に圧
力検出器を1個設けても同様の効果が得られる。
In the present embodiment, the fluid A is enclosed in the spaces 10 and 12, and the fluid B is enclosed in the space 11.
11 works well even in a vacuum. Also a differential pressure detector
The same effect can be obtained by providing two pressure detectors instead of 15, and when the space 11 is a vacuum, the same effect can be obtained by providing one pressure detector for detecting the pressure in the space 10. .

次に、本発明の第二の実施例におけるシール装置につい
て第2図に基づいて説明する。
Next, a sealing device according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例の目的は第一の実施例の目的と同じである。本
実施例が第一の実施例と異なる点は第一の実施例に於け
る差圧変換器15に代えて変形量検出器18が設けられてい
ることである。以下の説明においては、主に第一の実施
例と異なる点を説明する。また、第一の実施例と同一の
構成で同一の作用をする部分は同一の番号を付す。
The purpose of this embodiment is the same as that of the first embodiment. This embodiment is different from the first embodiment in that a deformation amount detector 18 is provided instead of the differential pressure converter 15 in the first embodiment. In the following description, the points different from the first embodiment will be mainly described. Further, parts having the same configurations and effects as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals.

第2図に於て、18はベローズの変形量を検出する変形量
検出器で、具体的には渦電流式の変位計等が使用されて
いる。渦電流式の変位計を用いた例で説明すると検出器
18はベローズ9との距離の信号を出力しており、これは
変形量と対応している。例えば(空間10の圧力−空間11
の圧力)が大きくなるにつれてベローズ9は膨張し、検
出器18とベローズ9との距離は小さくなる。逆に、(空
間10の圧力−空間11の圧力)が小さくなるにつれてベロ
ーズ9は収縮し、検出器18とベローズ9との距離は大き
くなる。
In FIG. 2, reference numeral 18 is a deformation amount detector for detecting the deformation amount of the bellows, and more specifically, an eddy current type displacement gauge or the like is used. An example using an eddy current type displacement meter is a detector.
18 outputs a signal of the distance from the bellows 9, which corresponds to the amount of deformation. For example (pressure in space 10-space 11
The bellows 9 expands and the distance between the detector 18 and the bellows 9 decreases. Conversely, the bellows 9 contracts as (pressure in the space 10-pressure in the space 11) decreases, and the distance between the detector 18 and the bellows 9 increases.

ところで、検出器18の出力信号はベローズ9の表面は凹
凸しているため(空間10の圧力−空間11の圧力)のみな
らず軸7の位置によっても変化するが、検出器18の形状
等を適当に選ぶことによって軸7の位置による影響を実
用上差し支えのない程度にすることができる。
By the way, the output signal of the detector 18 varies depending not only on the surface of the bellows 9 (pressure in the space 10-pressure in the space 11) but also in the position of the shaft 7. With proper selection, the influence of the position of the shaft 7 can be made practically acceptable.

以下作用について説明する。運転中シリンダ6内の軸7
は軸方向に往復運動している。また運転状態の変化によ
り、空間12の圧力と空間11の圧力は変化し、それにとも
なって空間10と空間11との圧力差も変化する。
The operation will be described below. Shaft 7 in cylinder 6 during operation
Is reciprocating in the axial direction. Further, the pressure in the space 12 and the pressure in the space 11 change due to the change in the operating state, and the pressure difference between the space 10 and the space 11 also changes accordingly.

ところで制御装置16は変形量検出器18の出力信号を受信
し変形量が設定値以下になるようにポンプ装置14に制御
信号を送っている、即ち、変形量が設定値より大きく、
しかもベローズ9が膨張しているときは制御装置16はポ
ンプ装置14に制御信号を送り、空間10から空間12へ流体
Aを移動させ設定値以下になればポンプ装置14に制御信
号を送り流体Aの移動を停止する。
By the way, the control device 16 receives the output signal of the deformation amount detector 18 and sends the control signal to the pump device 14 so that the deformation amount becomes equal to or less than the set value, that is, the deformation amount is larger than the set value,
Moreover, when the bellows 9 is inflated, the control device 16 sends a control signal to the pump device 14, moves the fluid A from the space 10 to the space 12, and sends a control signal to the pump device 14 when the fluid A is below a set value. Stop moving.

逆に、変形量が設定値より大きく、しかもベローズ9が
収縮しているときは制御装置16はポンプ装置14に制御信
号を送り、空間12から空間10へ流体Aを移動させ設定値
以下になればポンプ装置14に制御信号を送り流体Aの移
動を停止する。
On the contrary, when the deformation amount is larger than the set value and the bellows 9 is contracted, the control device 16 sends a control signal to the pump device 14 to move the fluid A from the space 12 to the space 10 so that the amount of the fluid A becomes less than the set value. For example, a control signal is sent to the pump device 14 to stop the movement of the fluid A.

以上のように、ベローズ9の変形量を設定値以下に保ち
ベローズ9が破壊するのを防いでいる。
As described above, the deformation amount of the bellows 9 is kept below the set value to prevent the bellows 9 from breaking.

この様に本実施例は、空間12と空間11の圧力が異なって
もベローズ9が破壊するのを防ぐことができるため、シ
ール装置全体の利用範囲が拡大し、信頼性も高まるとい
う効果がある。
As described above, the present embodiment can prevent the bellows 9 from being broken even if the pressures in the space 12 and the space 11 are different, so that there is an effect that the usage range of the entire sealing device is expanded and the reliability is enhanced. .

次に、本発明の第三の実施例におけるスターリングエン
ジンついて第3図に基づいて説明する。
Next, a Stirling engine according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

本実施例の目的はスターリングエンジンとそれで駆動さ
れる流体機械とを一体構造にしたものに於てスターリン
グエンジンの作業流体と流体機械内の流体とを流体の圧
力が変化しても高い信頼性をもってシールすることであ
る。
The purpose of this embodiment is to provide a structure in which a Stirling engine and a fluid machine driven by the Stirling engine are integrated with each other.The working fluid of the Stirling engine and the fluid in the fluid machine are highly reliable even if the fluid pressure changes. It is to seal.

本実施例は流体機械として圧縮機を用いた場合であり、
更に具体的にいうと、圧縮機は冷凍機などに用いる冷媒
圧縮機、圧縮機ピストンの駆動手段はフリーピストン型
スターリングエンジンを用いた例であり全体はエンジン
部、シール部、圧縮機部からなっている。なお、シール
部の構成と作用は第一の実施例と同一であり、第一の実
施例と同一の構成で同一の作用をする部分は同一の番号
を付す。
In this embodiment, a compressor is used as the fluid machine,
More specifically, the compressor is an example in which a refrigerant compressor used in a refrigerator or the like and a free piston type Stirling engine are used as the driving means of the compressor piston, and the whole is composed of an engine part, a seal part, and a compressor part. ing. The structure and operation of the seal portion are the same as those of the first embodiment, and the portions having the same structure and operation as those of the first embodiment have the same reference numerals.

先ずエンジン部について説明する。19は容器でその中に
ヘリウム、窒素などのスターリングエンジンの作業流体
(以下ヘリウムと略称する)が封入されている。20は作
業流体を加熱する加熱器、21は作業流体を冷却する冷却
器、22は再生器である。23は容器19の内壁と摺動しなが
ら上下に運動するディスプレーサ、24は容器19の内壁と
摺動しながら上下に運動する出力ピストン、25は出力ピ
ストン24に結合された軸である。
First, the engine section will be described. Reference numeral 19 denotes a container in which a working fluid of the Stirling engine such as helium and nitrogen (hereinafter abbreviated as helium) is enclosed. 20 is a heater for heating the working fluid, 21 is a cooler for cooling the working fluid, and 22 is a regenerator. Reference numeral 23 is a displacer that moves up and down while sliding on the inner wall of the container 19, 24 is an output piston that moves up and down while sliding on the inner wall of the container 19, and 25 is a shaft connected to the output piston 24.

次に圧縮機部について説明する。26はシリンダ、27は軸
25に結合されシリンダ26内をシリンダ26内壁に摺動ある
いはシリンダ26と隙間を介して運動する圧縮機ピスト
ン、28は低圧の流体が流動する低圧流路、29は吸入弁、
30は圧縮室である、31は吐出弁、32は高圧流路、33は凝
縮器、34は膨張弁、35は蒸発器である。また36は運転停
止中ヘリウムと冷媒との差圧により圧縮機ピストン27が
シリンダ28に衝突するのを防止するために圧縮コイルば
ねである。
Next, the compressor section will be described. 26 is a cylinder, 27 is an axis
A compressor piston which is connected to 25 and slides in the cylinder 26 on the inner wall of the cylinder 26 or moves through a gap with the cylinder 26, 28 is a low-pressure passage through which low-pressure fluid flows, 29 is an intake valve,
30 is a compression chamber, 31 is a discharge valve, 32 is a high pressure passage, 33 is a condenser, 34 is an expansion valve, and 35 is an evaporator. Further, reference numeral 36 is a compression coil spring for preventing the compressor piston 27 from colliding with the cylinder 28 due to the pressure difference between the helium and the refrigerant while the operation is stopped.

以下作用について説明する。ディスプレーサ23が下がる
と圧縮空間37の体積は減少し膨張空間38の体積は増加す
る、そのため圧縮空間37の圧力は膨張空間38の圧力より
高くなり、この差圧によって圧縮空間37及び冷却器21の
中にある低温のヘリウムは再生器22、加熱器20を通って
膨張空間38の方へ流れていく、このときヘリウムは再生
器22および加熱器20によって加熱される、そして再生器
22は逆に冷却される。
The operation will be described below. When the displacer 23 goes down, the volume of the compression space 37 decreases and the volume of the expansion space 38 increases, so that the pressure of the compression space 37 becomes higher than the pressure of the expansion space 38, and the pressure difference between the compression space 37 and the cooler 21 is caused by this pressure difference. The cold helium inside flows through the regenerator 22, the heater 20 towards the expansion space 38, at which time the helium is heated by the regenerator 22 and the heater 20, and the regenerator.
22 is cooled in reverse.

この様にして低温のヘリウムが加熱されるため圧縮空間
37、冷却器21、再生器22、加熱器20、膨張空間38を合わ
せた空間(以下作動空間と略称する)の圧力が増加し出
力ピストン24を引き下げる。このとき出力ピストン24は
ロッド25に対して仕事をする。一方、ディスプレーサ23
が下がりつづけるとガスばね空間39の圧力が次第に増加
し、遂にはディスプレーサ23は下がるのが止まり今度は
逆に上昇を始める。ディスプレーサ23が上昇すると今度
は圧縮空間37の体積は増加し膨張空間38の体積は減少す
る、そのため膨張空間38の圧力は圧縮空間37の圧力より
高くなりこの差圧によって膨張空間38および加熱器20の
中にある高温のヘリウムは再生器22、冷却器21を通って
圧縮空間37の方へ流れていく、このときヘリウムは再生
器22および冷却器21によって冷却される。そして再生器
22は逆に加熱される。この様にして高温の作業流体が冷
却されるため作動空間の圧力が低くなり出力ピストン24
を引き上げる。このとき出力ピストン24は軸25に対して
仕事をする。
In this way, the low-temperature helium is heated, so the compression space
The pressure of a space (hereinafter, abbreviated as an operating space) that is a combination of 37, the cooler 21, the regenerator 22, the heater 20, and the expansion space 38 increases, and the output piston 24 is pulled down. The output piston 24 then works on the rod 25. On the other hand, the displacer 23
As the pressure continues to decrease, the pressure in the gas spring space 39 gradually increases, and finally the displacer 23 stops decreasing and this time, on the contrary, starts increasing. When the displacer 23 rises, the volume of the compression space 37 in turn increases and the volume of the expansion space 38 decreases, so that the pressure in the expansion space 38 becomes higher than the pressure in the compression space 37, and this differential pressure causes the expansion space 38 and the heater 20 to move. The high temperature helium inside the chamber flows through the regenerator 22 and the cooler 21 toward the compression space 37, at which time the helium is cooled by the regenerator 22 and the cooler 21. And regenerator
22 is heated in reverse. In this way, the high temperature working fluid is cooled, so the pressure in the working space becomes low and the output piston 24
Pull up. The output piston 24 then works on the shaft 25.

一方、ディスプレーサ23が上がりつづけるとガスばね空
間39の圧力が次第に減少し、遂にはディスプレーサ23は
上がるのが止まり今度は逆に下降を始める。以上述べた
ような一回りの過程に於てヘリウムは加熱器20によって
得た熱の一部を軸25に対する仕事に変え、一部を冷却器
21に捨てるのである。通常ディスプレーサ23の位置の位
相角は出力ピストン24の位置の位相角に対して60゜〜90
゜進んでいる。
On the other hand, if the displacer 23 continues to rise, the pressure in the gas spring space 39 gradually decreases, and finally the displacer 23 stops rising and this time, on the contrary, begins to descend. In the above-described round-trip process, helium converts a part of the heat obtained by the heater 20 into work for the shaft 25 and a part of the cooler.
Discard at 21. Normally, the phase angle at the position of the displacer 23 is 60 ° to 90 ° with respect to the phase angle at the position of the output piston 24.
゜ It is progressing.

ところで圧縮機部についてはフリーピストン型スターリ
ング・エンジンで駆動される軸25に結合されている圧縮
機ピストン27は出力ピストン24と同じ速度で運動してい
る。圧縮機ピストン27の上下運動に伴って低圧流路28の
低圧低温の気相冷媒は吸入弁29を通って圧縮室30へ流入
し圧縮されて高圧高温となり吐出弁31を通って高圧流路
32へ流出する。更に凝縮器33に流入して高圧の液相とな
り膨張弁34に流入、流出して低圧低温の気液二相となり
更に蒸発器32で加熱され、低圧低温の気相となり低圧流
路28へ流入する。
By the way, in the compressor section, the compressor piston 27 connected to the shaft 25 driven by the free piston type Stirling engine is moving at the same speed as the output piston 24. As the compressor piston 27 moves up and down, the low-pressure low-temperature gas-phase refrigerant in the low-pressure passage 28 flows into the compression chamber 30 through the suction valve 29, is compressed, becomes high-pressure high-temperature, and passes through the discharge valve 31 and high-pressure passage.
Spill to 32. Further, it flows into the condenser 33, becomes a high-pressure liquid phase, flows into the expansion valve 34, flows out, becomes a low-pressure low-temperature gas-liquid two-phase, is further heated in the evaporator 32, becomes a low-pressure low-temperature gas phase, and flows into the low-pressure flow path 28. To do.

以上述べたような一回りの過程に於て圧縮機ピストン27
が冷媒にした仕事と冷媒が蒸発器35で得た熱の和は凝縮
器33で冷媒から捨てられる、そして蒸発器35および凝縮
器33で冷熱及び温熱がそれぞれ利用できる。
The compressor piston 27
The sum of the work done by the refrigerant as the refrigerant and the heat obtained by the refrigerant in the evaporator 35 is discarded from the refrigerant in the condenser 33, and cold heat and warm heat are available in the evaporator 35 and the condenser 33, respectively.

次にシール部について説明する。シール部は第一の実施
例と同一の働きをしている。即ち、ベローズ9は空間12
内のヘリウムと空間11の冷媒をシールしている。しかも
本シール装置は空間10と空間11との圧力差をベローズ9
の許容圧力差以下に保ち、ベローズ9が破壊するのを防
いでいる。従って例えば圧縮機の運転条件が変化し低圧
流路28の圧力や高圧流路32の圧力が変化しそれに伴って
空間11の圧力が変化してもベローズ9が破壊する事はな
い。これは空間12の圧力が変化したときも同様である。
Next, the seal portion will be described. The seal portion has the same function as in the first embodiment. That is, the bellows 9 has a space 12
The helium inside and the refrigerant in the space 11 are sealed. In addition, the present sealing device uses the bellows 9 to reduce the pressure difference between the space 10 and the space 11.
The pressure difference is kept below the permissible pressure difference to prevent the bellows 9 from breaking. Therefore, for example, even if the operating conditions of the compressor change, the pressure in the low pressure passage 28 and the pressure in the high pressure passage 32 change, and the pressure in the space 11 changes accordingly, the bellows 9 is not destroyed. This is also the case when the pressure in the space 12 changes.

この様に本実施例は、第一の実施例におけるシール装置
と圧縮機を駆動するスターリングエンジンとを組み合わ
せたものであるので、空間12と空間11の圧力が異なって
もベローズ9が破壊するのを防ぐことができるため、シ
ール装置全体の利用範囲が拡大し、信頼性も高まる。即
ち、スターリングエンジンの空間12のヘリウム圧力と圧
縮機の空間11の冷媒圧力とが異なる条件で運転してもベ
ローズ9が破壊することがなくなり、スターリングエン
ジンおよび圧縮機全体の利用範囲が拡大し、信頼性も高
まるという効果がある。
As described above, the present embodiment is a combination of the sealing device and the Stirling engine for driving the compressor in the first embodiment, so that the bellows 9 is destroyed even if the pressures in the space 12 and the space 11 are different. Since it is possible to prevent this, the range of use of the entire sealing device is expanded and reliability is also increased. That is, even if the helium pressure in the space 12 of the Stirling engine and the refrigerant pressure in the space 11 of the compressor are operated under different conditions, the bellows 9 will not be destroyed, and the utilization range of the entire Stirling engine and the compressor will be expanded. This has the effect of increasing reliability.

発明の効果 本発明によれば、流体Aと、流体Bの圧力が異なっても
隔壁が破壊することがなく、その結果シール装置の利用
範囲を拡大し、信頼性が向上するという効果がある。
EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, even if the pressures of the fluid A and the fluid B are different, the partition wall is not broken, and as a result, the utilization range of the sealing device is expanded and the reliability is improved.

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

第1図は本発明の第一の実施例におけるシール装置の縦
断面図、第2図は本発明の第二の実施例におけるシール
装置の縦断面図、第3図は本発明の第三の実施例におけ
るスターリングエンジンの縦断面図、第4図は従来例の
シール装置の縦断面図である。 6……シリンダ、7……軸、9……ベローズ、13……流
路、14……ポンプ装置、15……差圧検出器、16……制御
装置、18……変形量検出器、19……容器、20……加熱
器、21……冷却器、22……再生器、23……ディスプレー
サ、24……出力ピストン、25……軸、27……圧縮機ピス
トン、26……シリンダ、29…吸入弁、31……吐出弁、33
……凝縮器、34……膨張弁、35……蒸発器、36……圧縮
コイルばね。
1 is a vertical sectional view of a sealing device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a vertical sectional view of a sealing device according to a second embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a third sectional view of the present invention. FIG. 4 is a vertical sectional view of the Stirling engine in the embodiment, and FIG. 4 is a vertical sectional view of the conventional sealing device. 6 ... Cylinder, 7 ... Shaft, 9 ... Bellows, 13 ... Flow path, 14 ... Pump device, 15 ... Differential pressure detector, 16 ... Control device, 18 ... Deformation amount detector, 19 ...... Container, 20 ...... Heater, 21 ...... Cooler, 22 ...... Regenerator, 23 ...... Displacer, 24 ...... Output piston, 25 ...... Shaft, 27 ...... Compressor piston, 26 ...... Cylinder, 29 ... Suction valve, 31 ... Discharge valve, 33
...... Condenser, 34 …… Expansion valve, 35 …… Evaporator, 36 …… Compression coil spring.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリンダと、シリンダ内に配設された軸
と、その一部に前記軸が貫通している穴を有しシリンダ
内を第1の空間と他の空間とに隔てるように配設され前
記シリンダの一部を成す壁と、前記他の空間を軸と前記
壁との隙間を介して第1の空間に連通する第2の空間と
それ以外の空間である第3の空間とに分割するように配
設された軸の変位にともなってその形状が変化する隔壁
と、第1の空間と第2の空間とに封入された流体Aと、
第3の空間に封入された流体Bと、第1の空間と第2の
空間とを連通する流路と、この流路に配設され流体Aを
第1の空間と第2の空間との間で移動させるポンプ装置
と、第2の空間と第3の空間との圧力差を検出する差圧
検出器と、この差圧検出器の出力信号を受信し第2の空
間と第3の空間との圧力差が設定値以下になるように前
記ポンプ装置に制御信号を送る制御装置とを備えたこと
を特徴とするシール装置。
1. A cylinder, a shaft disposed in the cylinder, and a hole through which the shaft penetrates in a part of the cylinder so as to divide the inside of the cylinder into a first space and another space. A wall that is provided and forms a part of the cylinder; a second space that communicates the other space with the first space through a gap between the shaft and the wall; and a third space that is the other space. A partition wall whose shape changes with the displacement of the shaft arranged so as to be divided into two parts; a fluid A enclosed in the first space and the second space;
The fluid B sealed in the third space, the flow passage that connects the first space and the second space, and the fluid A disposed in this flow passage are used for the first space and the second space. A pump device for moving between the second space and the third space, a differential pressure detector for detecting a pressure difference between the second space and the third space, and a second space and a third space for receiving an output signal of the differential pressure detector. And a control device that sends a control signal to the pump device so that the pressure difference between the seal device and the pump device becomes less than or equal to a set value.
【請求項2】シリンダと、シリンダ内に配設された軸
と、その一部に前記軸が貫通している穴を有しシリンダ
内を第1の空間と他の空間とに隔てるように配設され前
記シリンダの一部を成す壁と、前記他の空間を軸と前記
壁との隙間を介して第1の空間に連通する第2の空間と
それ以外の空間である第3の空間とに分割するように配
設された軸の変位にともなってその形状が変化する隔壁
と、第1の空間と第2の空間とに封入された流体Aと、
第3の空間に封入された流体Bと、第1の空間と第2の
空間とを連通する流路と、この流路に配設され流体Aを
第1の空間と第2の空間との間で移動させるポンプ装置
と、前記隔壁の変形量を検出する変形量検出器と、この
変形量検出器の出力信号を受信し変形量が設定値以下に
なるように前記ポンプ装置に制御信号を送る制御装置と
を備えたことを特徴とするシール装置。
2. A cylinder, a shaft arranged in the cylinder, and a hole through which the shaft penetrates, which are arranged so as to separate the inside of the cylinder into a first space and another space. A wall that is provided and forms a part of the cylinder; a second space that communicates the other space with the first space through a gap between the shaft and the wall; and a third space that is the other space. A partition wall whose shape changes with the displacement of the shaft arranged so as to be divided into two parts; a fluid A enclosed in the first space and the second space;
The fluid B sealed in the third space, the flow passage that connects the first space and the second space, and the fluid A disposed in this flow passage are used for the first space and the second space. A pump device to be moved between them, a deformation amount detector for detecting the deformation amount of the partition wall, and an output signal of the deformation amount detector for receiving a control signal to the pump device so that the deformation amount becomes equal to or less than a set value. A sealing device comprising a feeding control device.
【請求項3】容器と、容器内に配設された軸と、その一
部に前記軸が貫通している穴を有し容器内をエンジンの
作業流体Eが封入されているエンジン空間と他の空間と
に隔てるように配設された壁と、作業流体Eの加熱手段
と、作業流体Eの冷却手段と、軸と一体に固定され容器
に対して運動しながら作業流体Eから仕事をされ軸に対
して仕事をする出力ピストンと、前記他の空間を軸と壁
との隙間を介してエンジン空間に連通する第2の空間と
それ以外の空間である第3の空間とに分割するように配
設された軸の変位にともなってその形状が変化する隔壁
と、第3の空間に封入された流体Bと、第1の空間と第
2の空間とを連通する流路と、この流路に配設され流体
Aを第1の空間と第2の空間との間で移動させるポンプ
装置と、第2の空間と第3の空間との圧力差を検出する
差圧検出器と、この差圧検出器の出力信号を受信し第2
の空間と第3の空間との圧力差が設定値以下になるよう
に前記ポンプ装置に制御信号を送る制御装置とを備えた
ことを特徴とするスターリングエンジン。
3. A container, an engine space in which the shaft is disposed in the container, a hole through which the shaft penetrates, and a working fluid E of the engine is enclosed in the container, and the like. Is provided so as to be separated from the space, the heating means for heating the working fluid E, the cooling means for the working fluid E, and the shaft that is fixed integrally with the shaft and is moved from the working fluid E while moving with respect to the container. An output piston that works on the shaft, and the other space is divided into a second space that communicates with the engine space through a gap between the shaft and the wall and a third space that is the other space. A partition wall whose shape changes with the displacement of the shaft disposed in the third space, a fluid B sealed in the third space, a flow path connecting the first space and the second space, and this flow path. A pump device disposed in the passage for moving the fluid A between the first space and the second space; and a second space. When a differential pressure detector for detecting a pressure difference between the third space, the receiving an output signal of the differential pressure detector 2
And a controller for sending a control signal to the pump device so that the pressure difference between the space and the third space is equal to or less than a set value.
JP11473089A 1989-05-08 1989-05-08 Sealing device and Stirling engine Expired - Lifetime JPH0774627B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11473089A JPH0774627B2 (en) 1989-05-08 1989-05-08 Sealing device and Stirling engine

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11473089A JPH0774627B2 (en) 1989-05-08 1989-05-08 Sealing device and Stirling engine

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH02294540A JPH02294540A (en) 1990-12-05
JPH0774627B2 true JPH0774627B2 (en) 1995-08-09

Family

ID=14645193

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11473089A Expired - Lifetime JPH0774627B2 (en) 1989-05-08 1989-05-08 Sealing device and Stirling engine

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0774627B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4630626B2 (en) * 2004-10-21 2011-02-09 株式会社サクション瓦斯機関製作所 Heat engine
JP6474707B2 (en) * 2015-10-15 2019-02-27 株式会社ケイ・ジー・ケイ Shaft seal mechanism

Also Published As

Publication number Publication date
JPH02294540A (en) 1990-12-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4244192A (en) Refrigeration system and reciprocating compressor therefor with pressure stabilizing seal
JP6017327B2 (en) Cryogenic refrigerator
JPH06101917A (en) Cold storage type refrigerator
JPS6353469B2 (en)
WO2018101271A1 (en) Gm refrigerator
JPH0774627B2 (en) Sealing device and Stirling engine
US4708725A (en) Cryogenic refrigerator
US4954053A (en) Free-piston compressor with gas spring control
US4481777A (en) Cryogenic refrigerator
KR20000068849A (en) A refrigeration circuit arrangement for a refrigeration system
JPH0830465B2 (en) Free piston compressor
JPH07111172B2 (en) Compressor
JPH01106961A (en) Stirling engine
US3702066A (en) Automatic expansion valve, in line, piloted
JP4267182B2 (en) Air conditioner
JP3271370B2 (en) Cryogenic refrigerator
JPH0264276A (en) Free piston type compressor
JPH08303889A (en) Cryogenic refrigerating machine
JPH029958A (en) Stirling engine-driven compressor
JPS62191674A (en) Starling engine drive compressor
US4434622A (en) Regenerative cyclic process for refrigerating machines
US726218A (en) Refrigeration system.
JP3152742B2 (en) Pulse tube refrigerator
JPS63309753A (en) Stirliing engine driving compressor
JPS61101656A (en) Heat engine driven refrigerating machine