JPH11200950A - Gas compression expander - Google Patents

Gas compression expander

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Publication number
JPH11200950A
JPH11200950A JP480598A JP480598A JPH11200950A JP H11200950 A JPH11200950 A JP H11200950A JP 480598 A JP480598 A JP 480598A JP 480598 A JP480598 A JP 480598A JP H11200950 A JPH11200950 A JP H11200950A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
chamber
rod
gas
working
piston
Prior art date
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Pending
Application number
JP480598A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Ikegami
和男 池上
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
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Priority to PCT/JP1998/003022 priority patent/WO1999004205A1/en
Priority to CN98807325A priority patent/CN1264459A/en
Priority to US09/462,742 priority patent/US6481215B1/en
Priority to KR1020007000471A priority patent/KR20010021907A/en
Publication of JPH11200950A publication Critical patent/JPH11200950A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To surely prevent a working mixed gas in an operating chamber from leaking into a driving chamber, and also to suppress the lowering of its refrigerating capacity by installing a rod sealing device and a gas sealing device as a sealing means of a rod extending as piercing through a partitioning member, and interposing an intermediate chamber communicating to the driving chamber, between both these sealing devices. SOLUTION: A Stirling refrigerating unit as a gas compression expander is provided with an operating chamber fitted with a compression piston (or a displacer) 7 connected to one end of a piston rod (hereinafter referred to as a rod) 22. In addition, a piston driving mechanism fitted in a driving chamber 12 is connected to the other end of the rod 22, therefore this compression piston 7 is reciprocated by this driving mechanism. Here a rod sealing device 93 preventing any lubricating oil in the driving chamber 12 from penetrating into the operating chamber 21 and a gas sealing device 94 preventing any working mixture in this operating chamber 21 from penetrating into an intermediate chamber 91 both are installed in a partition part 9 partitioning off the operating chamber 21 and the driving chamber 12 where the rod 22 is pierced through, and then the intermediate chamber 91 is interconnected to the driving chamber 12 via a filter 97.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、動力の発生に用い
るスターリングエンジンや、低温の発生に用いるスター
リング冷凍機などのガス圧縮膨張機に関し、特に、潤滑
油の作動空間内への侵入を防止するロッドシール装置を
備えたガス圧縮膨張機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas compression / expansion machine such as a Stirling engine used for generating power and a Stirling refrigerator used for generating low temperature, and more particularly, to preventing lubricating oil from entering a working space. The present invention relates to a gas compression / expansion machine equipped with a rod seal device.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バイオテクノロジーの分野や電子
デバイスの分野等の先端技術分野において、各種試料や
各種材料の極低温の保存技術の開発が急務になってい
る。特に、スターリング冷凍機などのガス圧縮膨張機
は、上記極低温を実現する手段として注目され各種赤外
線センサー、超電導デバイス等の冷却用やバイオメディ
カル用のフリーザ、冷凍庫等に広く利用されようとして
いる。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an urgent need to develop techniques for preserving various samples and various materials at extremely low temperatures in advanced technology fields such as the field of biotechnology and the field of electronic devices. In particular, gas compression / expansion machines such as Stirling refrigerators are attracting attention as means for achieving the extremely low temperatures, and are about to be widely used in various infrared sensors, freezers for cooling and biomedical devices such as superconducting devices, and freezers.

【0003】そして、このガス圧縮膨張機においては、
作動ガスを圧縮及び/又は膨張させるピストンまたはデ
ィスプレーサが、ロッドを介してシリンダ内を往復動す
るように構成されており、このロッドには駆動室側から
作動室側に潤滑油が侵入するのを防止するためにロッド
シール装置が設けられている。
[0003] In this gas compression and expansion machine,
A piston or a displacer for compressing and / or expanding the working gas is configured to reciprocate in the cylinder via a rod, and the rod prevents the lubricating oil from entering the working chamber from the driving chamber. A rod seal device is provided to prevent this.

【0004】図3に、ピストンロッドに取り付けられた
従来のロッドシール装置を示す。図中101は膨張シリ
ンダや圧縮シリンダ等のシリンダを示し、102はシリ
ンダ101内を往復動するピストンを示し、103はピ
ストンロッドを示し、104はクロスガイドを示し、1
05はクロスガイド104を図示しないクランク室内に
収容されたクランク軸に連結するコンロッドを示し、1
06はクロスガイド104を案内する案内部を示してい
る。そして、案内部106の上端部には、ピストンロッ
ド103を囲み、且つピストン102の背面側にクラン
ク室の潤滑油が侵入するのを防止するためのロッドシー
ル部107が装着されている。
FIG. 3 shows a conventional rod seal device attached to a piston rod. In the figure, 101 indicates a cylinder such as an expansion cylinder or a compression cylinder, 102 indicates a piston that reciprocates in the cylinder 101, 103 indicates a piston rod, 104 indicates a cross guide, and 1
Reference numeral 05 denotes a connecting rod connecting the cross guide 104 to a crankshaft accommodated in a crank chamber (not shown).
Reference numeral 06 denotes a guide unit for guiding the cross guide 104. At the upper end of the guide portion 106, a rod seal portion 107 that surrounds the piston rod 103 and that prevents lubricating oil in the crank chamber from entering the rear side of the piston 102 is mounted.

【0005】そして、このロッドシール部107とし
て、クランク室からピストン102の背面側へ向かう方
向の流れに対してのシール性がその逆の流れに対するシ
ール性より高いリップ型のシール部材を用いている。こ
のリップ型のシール部材はシールの方向性を持たないス
リッパシール等の樹脂型のシール部材に比較して一方向
へのシール性が優れており、油圧機構などにおいて盛ん
に用いられている。
[0005] As the rod seal portion 107, a lip-type seal member is used which has a higher sealing property against a flow in the direction from the crank chamber to the back side of the piston 102 than a reverse flow. . This lip-type seal member is superior in one-way sealability as compared with a resin-type seal member such as a slipper seal having no seal directionality, and is widely used in hydraulic mechanisms and the like.

【0006】更に、このロッドシール部107によるオ
イルシール効果を高めるために、特開昭64−8785
4号公報では、図4に示すようにロッドシール部107
と逆方向のシール性を有する第2のシール部109を、
ピストン102の背面空間側に空間部108を介して設
け、常に空間部108をピストン102の背面空間の最
低圧力に保持している。これにより、クランク室空間の
圧力が空間部108の圧力より常に高くなり、ロッドシ
ール部107が優れたシール性能を発揮することができ
る。
Further, in order to enhance the oil sealing effect of the rod seal portion 107, Japanese Patent Application Laid-Open No. 64-8785 has been disclosed.
No. 4, the rod seal portion 107 is shown in FIG.
A second seal portion 109 having a sealing property opposite to that of
The space 108 is provided on the back space side of the piston 102 via the space 108, and the space 108 is always kept at the minimum pressure of the space behind the piston 102. Thus, the pressure in the crankcase space is always higher than the pressure in the space 108, and the rod seal 107 can exhibit excellent sealing performance.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】一方、出願人はリップ
型のシール部材のように、シール性に方向性を有するも
のの場合、シール性が低い方向の流れに対してガス送り
込み作用があることを実験で確認している。
On the other hand, the applicant has found that in the case of a lip-type sealing member having a directional sealing property, it has a gas feeding action for a flow in a direction in which the sealing property is low. Confirmed by experiment.

【0008】このため、上記した従来装置の場合には、
空間部108の圧力がガス送り込む作用によりピストン
102の背面空間の最低圧力から徐々に低下する。そし
て、連続運転の結果、クランク室と空間部108との差
圧がかなり大きくなると、この差圧の影響に伴いロッド
シール部107の摩耗が激しくなり、その結果、クラン
ク室から空間部108へ潤滑油が侵入し、その潤滑油が
ピストン102の背面側の作動室へ侵入する虞れがあっ
た。
Therefore, in the case of the above-mentioned conventional device,
The pressure in the space 108 gradually decreases from the lowest pressure in the space behind the piston 102 due to the gas feeding action. When the pressure difference between the crankcase and the space 108 becomes considerably large as a result of the continuous operation, the rod seal portion 107 is greatly worn due to the influence of the pressure difference. As a result, the lubrication from the crankcase to the space 108 is performed. There is a risk that oil may enter and the lubricating oil may enter the working chamber on the back side of the piston 102.

【0009】更に、連続運転の結果、ピストン102の
背面側空間の最高圧力と空間部108の圧力との差圧が
かなり大きくなると、この差圧の影響によりピストン1
02の背面側空間の作動ガスが徐々に空間部108を介
してクランク室側に漏出し、装置の冷凍能力低下を招来
する虞れがあった。
Further, as a result of the continuous operation, if the pressure difference between the maximum pressure in the space behind the piston 102 and the pressure in the space 108 becomes considerably large, the piston 1
02, the working gas in the space on the back side gradually leaks to the crank chamber side through the space 108, and there is a possibility that the refrigerating capacity of the apparatus may be reduced.

【0010】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あって、ロッドシール装置として、駆動室から作動室へ
向かう方向の流れに対してのシール性がその逆の流れに
対するシール性より高いシール部材を備えたガス圧縮膨
張機において、シール部材の摩耗を極力抑制して装置の
長寿命化を図ると共に、作動室内の作動ガスが駆動室へ
漏出するのを極力抑制して装置の冷凍能力低下を防止す
ることを目的としている。
The present invention has been made in view of the above points, and as a rod sealing device, the sealing performance against a flow in a direction from a driving chamber to a working chamber is higher than the sealing performance against a reverse flow. In a gas compression / expansion machine equipped with a seal member, the wear of the seal member is suppressed as much as possible to extend the life of the device, and the leakage of working gas in the working chamber to the drive room is suppressed as much as possible, so that the refrigeration capacity of the device is reduced. The purpose is to prevent the drop.

【0011】[0011]

【課題を解決する為の手段】本発明は、ロッドの一端に
接続されたピストンまたはディスプレーサを、シリンダ
内で往復動可能に収容する作動室と、前記ロッドの他端
が接続され、前記ピストンまたはディスプレーサを往復
動させるピストン駆動機構を収容する駆動室と、前記ロ
ッドが貫通し、前記作動室と前記駆動室とを仕切る仕切
部と、を有したガス圧縮膨張機において、前記仕切部
は、前記駆動室から前記作動室へ向かう方向の流れに対
してのシール性がその逆の流れに対するシール性より高
いシール部材から成り、前記駆動室内の潤滑油が前記作
動室に侵入するのを防ぐロッドシール装置と、該ロッド
シール装置の前記作動室側に設けられ、ロッド径方向の
寸法が前記ロッドに付着する潤滑油の厚みより大きい寸
法に形成された中間室と、該中間室の前記作動室側に設
けられ、前記作動室内の作動ガスが前記中間室に侵入す
るのを防ぐシール部材からなるガスシール装置と、前記
中間室及び駆動室を潤滑油除去部材を介して連通させる
連通手段と、該連通手段の途中に設けられ、前記中間室
及び駆動室の圧力差が一定値以上の場合に作動ガスの移
動を許容する開閉手段とを備えていることを特徴とす
る。
According to the present invention, there is provided a working chamber for accommodating a piston or displacer connected to one end of a rod so as to reciprocate in a cylinder, and the other end of the rod is connected to the working chamber. In a gas compression / expansion machine having a drive chamber accommodating a piston drive mechanism for reciprocating a displacer, and a partition through which the rod penetrates to partition the working chamber and the drive chamber, A rod seal for preventing the lubricating oil in the driving chamber from entering the working chamber, comprising a sealing member having a higher sealing property against a flow in a direction from the driving chamber to the working chamber than a sealing property against the reverse flow. And an intermediate portion provided on the working chamber side of the rod sealing device and having a dimension in a rod radial direction larger than a thickness of lubricating oil adhered to the rod. A gas sealing device provided on the working chamber side of the intermediate chamber and configured to prevent a working gas in the working chamber from entering the intermediate chamber; and a lubricating oil removing member for connecting the intermediate chamber and the driving chamber to each other. And a switching means provided in the middle of the communication means and allowing movement of the working gas when the pressure difference between the intermediate chamber and the driving chamber is equal to or greater than a predetermined value. Features.

【0012】この構成を用いることにより、中間室内の
圧力低下を抑制すると共に、ロッドシール装置のシール
部材による中間室から駆動室方向へのガス送り込み作用
を利用して駆動室からの潤滑油や水分などの侵入を防止
することができる。また、開閉手段により中間室及び駆
動室の圧力差が一定値以上の場合に作動ガスの移動を許
容しているので、潤滑油除去部材で除去されなかった駆
動室からのオイル蒸気等が中間室内に入り込むのを抑制
することができると共に、駆動室内の圧力を中間室内の
圧力より高圧に維持し、シール部材のシール効果を充分
に発揮させることができる。
By using this configuration, the pressure drop in the intermediate chamber is suppressed, and the lubricating oil and water from the drive chamber are utilized by utilizing the gas feeding action from the intermediate chamber toward the drive chamber by the seal member of the rod seal device. Can be prevented. In addition, since the movement of the working gas is permitted when the pressure difference between the intermediate chamber and the driving chamber is equal to or more than a certain value by the opening / closing means, oil vapor or the like from the driving chamber that is not removed by the lubricating oil removing member is removed. It is possible to suppress the intrusion into the drive chamber and to maintain the pressure in the drive chamber higher than the pressure in the intermediate chamber, so that the sealing effect of the seal member can be sufficiently exhibited.

【0013】そして、好ましくは、ロッドシール装置の
シール部材は、リップ型のシール部材で構成しても良
い。この構成を用いることにより、駆動室から作動室へ
向かう方向の流れに対する高いシール性が実現できる。
[0013] Preferably, the seal member of the rod seal device may be constituted by a lip-type seal member. By using this configuration, it is possible to achieve high sealing performance against the flow in the direction from the driving chamber to the working chamber.

【0014】また、ガスシール装置のシール部材は、シ
ール性に方向性を有しないシール部材で構成すると良
い。更に、開閉手段は差圧バルブで構成され、中間室と
駆動室との圧力差が一定値以上の場合に作動ガスの移動
が許容される。
Further, the seal member of the gas seal device is preferably constituted by a seal member having no directivity in the sealing property. Further, the opening / closing means is constituted by a differential pressure valve, and when the pressure difference between the intermediate chamber and the driving chamber is equal to or more than a predetermined value, movement of the working gas is allowed.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を図
面に沿って詳述する。図1は本発明の一実施の形態に係
るガス圧縮膨張機である。本実施形態の説明では、ガス
圧縮膨張機としてディスプレーサタイプのスターリング
冷凍装置の場合を例に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a gas compression / expansion machine according to one embodiment of the present invention. In the description of the present embodiment, a case of a displacer type Stirling refrigerating apparatus as a gas compression and expansion machine will be described as an example.

【0016】本体ハウジング1には、膨張シリンダ2と
圧縮シリンダ3とが90度の角度差で取り付けられ、膨
張シリンダ2に内蔵されたディスプレーサ6と、圧縮シ
リンダ3に内蔵された圧縮ピストン7は、共通のクラン
ク機構(ピストン駆動機構)5に連結されて、互いに9
0度位相がずれた状態で往復駆動される。
An expansion cylinder 2 and a compression cylinder 3 are attached to the main body housing 1 at an angle difference of 90 degrees. A displacer 6 built in the expansion cylinder 2 and a compression piston 7 built in the compression cylinder 3 are: Connected to a common crank mechanism (piston drive mechanism) 5
Reciprocating drive is performed with the phase shifted by 0 degrees.

【0017】ディスプレーサ6は、内部に例えば焼結金
属からなる蓄冷材14が充填されており、ディスプレー
サ6の一方の開口から流入した作動ガスは、蓄冷材14
の内部を通過し、他方の開口からの流出までの過程で、
蓄冷材14との熱交換が行われる。
The displacer 6 is filled with a regenerator 14 made of, for example, a sintered metal, and the working gas flowing from one opening of the displacer 6 is filled with the regenerator 14.
In the process of passing through the inside of the
Heat exchange with the cold storage material 14 is performed.

【0018】このディスプレーサ6は、再生熱交換器と
しての機能を兼ね備えたものであって、その熱交換性能
は冷凍装置の成績係数を大きく左右する。また、膨張シ
リンダ2および圧縮シリンダ3はそれぞれ後述の仕切部
8、9によってクランク室(駆動室)12と仕切られて
おり、膨張シリンダ2の基端部と圧縮シリンダ3の圧縮
空間部とは、ガス流路4によって互いに連通されてい
る。これにより、圧縮シリンダ3に形成される圧縮空間
13と膨張シリンダ2に形成される膨張空間11とが、
蓄冷材14を介してガス流路4によって連通されること
になる。一方、クランク室12には潤滑油10が注入さ
れている。
The displacer 6 also has a function as a regenerative heat exchanger, and its heat exchange performance greatly affects the coefficient of performance of the refrigeration system. Further, the expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3 are separated from the crank chamber (drive chamber) 12 by partitions 8 and 9 described later, respectively, and the base end of the expansion cylinder 2 and the compression space of the compression cylinder 3 are The gas channels 4 communicate with each other. Thereby, the compression space 13 formed in the compression cylinder 3 and the expansion space 11 formed in the expansion cylinder 2
The gas is communicated with the gas flow path 4 via the cold storage material 14. On the other hand, the lubricating oil 10 is injected into the crank chamber 12.

【0019】以上の構成で、駆動モータの回転により駆
動されるクランク機構5によって圧縮ピストン7とディ
スプレーサ6が或る位相差をもって往復運動する。先
ず、圧縮ピストン7が移動して、装置本体内に充満する
ヘリウムなどの作動ガスを圧縮し、この圧縮され発熱し
た作動ガスは、放熱フィン(図示せず)で放熱される。
次に、ディスプレーサ6の降下によって作動ガスが冷や
されてから膨張シリンダ2の作動空間である膨張空間1
1へ導かれる。その後、圧縮ピストン7の移動によって
装置本体内の作動ガスが膨張する膨張工程となり、作動
ガスの膨張により作動ガスが低温となって、コールドヘ
ッド15を介して図示しない冷却器などを冷却する。続
いて、ディスプレーサ6の上昇により作動ガスは温めら
れてから圧縮シリンダ3の作動空間である圧縮空間13
へ導かれる。
With the above arrangement, the compression piston 7 and the displacer 6 reciprocate with a certain phase difference by the crank mechanism 5 driven by the rotation of the drive motor. First, the compression piston 7 moves to compress the working gas such as helium filling the inside of the apparatus main body, and the compressed and heated working gas is radiated by the radiation fins (not shown).
Next, after the working gas is cooled by the lowering of the displacer 6, the expansion space 1 serving as the working space of the expansion cylinder 2 is cooled.
It is led to 1. Thereafter, an expansion step is performed in which the working gas in the apparatus main body expands due to the movement of the compression piston 7, and the working gas is cooled to a low temperature by the expansion of the working gas, thereby cooling a cooler (not shown) via the cold head 15. Subsequently, the working gas is warmed by the rise of the displacer 6, and then the compression space 13 which is the working space of the compression cylinder 3 is heated.
Led to.

【0020】以上の工程が順次繰り返されて、膨張空間
11の作動ガスが膨張時に冷却器を冷却して徐々に冷凍
温度とする。次に、上述した仕切部8、9の構造につい
て図2に基づいて説明する。図2は上述したスターリン
グ冷凍装置における仕切部9の部分を示す要部断面図で
ある。尚、以下に図1に示す仕切部9の具体的構成のみ
を詳述するが、仕切部8の具体的構成についても同様で
ある。
The above steps are sequentially repeated to cool the cooler when the working gas in the expansion space 11 expands, and gradually bring the temperature to the freezing temperature. Next, the structure of the above-described partitions 8, 9 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part showing a partition 9 in the Stirling refrigerating apparatus described above. Although only the specific configuration of the partition 9 shown in FIG. 1 will be described below in detail, the same applies to the specific configuration of the partition 8.

【0021】図において、21は上述した圧縮ピストン
7を有する作動室、22は圧縮ピストン7に一端が連結
されたピストンロッド、23はピストンロッド22の他
端に連結されたクロスガイド、24はクランク室12内
に収容されたクランク軸に連結するコンロッド、25は
クロスガイド23を案内する案内部を示している。そし
て、案内部25の上端部に位置する仕切部9の内部に
は、ピストンロッド22を含むように設けられた中間室
91と、その中間室91とクランク室12のクロスガイ
ド空間との間の仕切壁92に設けられたロッドシール装
置93と、中間室91と作動室21との間の仕切壁94
に設けられたガスシール装置95と、中間室91とクラ
ンク室12を連通する連通管96とを有している。
In the drawing, reference numeral 21 denotes a working chamber having the above-mentioned compression piston 7, 22 denotes a piston rod having one end connected to the compression piston 7, 23 denotes a cross guide connected to the other end of the piston rod 22, and 24 denotes a crank. A connecting rod 25 connected to the crankshaft accommodated in the chamber 12 indicates a guide portion for guiding the cross guide 23. Further, inside the partition portion 9 located at the upper end portion of the guide portion 25, an intermediate chamber 91 provided so as to include the piston rod 22, and a space between the intermediate chamber 91 and the cross guide space of the crank chamber 12 are provided. A rod sealing device 93 provided on a partition wall 92 and a partition wall 94 between the intermediate chamber 91 and the working chamber 21.
And a communication pipe 96 that communicates the intermediate chamber 91 with the crank chamber 12.

【0022】そして、中間室91は、ピストンロッド2
2の径方向の寸法がこのロッド22に付着する潤滑油の
厚みより大きい寸法となるように設けられている。これ
は、ロッドシール装置93により除去されずにロッド2
2に付着した潤滑油の油膜が毛細管現象により作動室2
1側へ侵入する防止している。
The intermediate chamber 91 has the piston rod 2
2 is provided so that the radial dimension thereof is larger than the thickness of the lubricating oil attached to the rod 22. This is because the rod 2
The oil film of the lubricating oil that has adhered to the working chamber 2 due to the capillary phenomenon
Prevents intrusion into one side.

【0023】ロッドシール装置93は、クランク室12
から作動室21へ向かう方向の流れに対してのシール性
がその逆の流れに対するシール性より高いリップ型シー
ルのオイルシール部材から構成されている。
The rod sealing device 93 is provided for the crank chamber 12.
The lip seal has an oil seal member having a higher sealing property against the flow in the direction from the flow to the working chamber 21 than the reverse flow.

【0024】ガスシール装置95は、作動室21内の作
動ガスが中間室91を介してクランク室12側へ流出す
るのを防ぐ、シール性に方向性を有しないTリング型の
ガスシール部材から構成されている。
The gas seal device 95 is a T-ring type gas seal member having a non-directional sealing property for preventing the working gas in the working chamber 21 from flowing out to the crank chamber 12 through the intermediate chamber 91. It is configured.

【0025】また、連通管96の途中には、潤滑油を除
去するための潤滑油除去部材としてのオイルフィルタ9
7と、中間室91とクランク室12との差圧が一定値
(本実施形態例では2気圧に設定)以上の場合に作動ガ
スの移動を許容する開閉手段としての差圧バルブ98が
設けられている。
An oil filter 9 as a lubricating oil removing member for removing lubricating oil is provided in the middle of the communication pipe 96.
7, and a differential pressure valve 98 as an opening / closing means that allows movement of the working gas when the differential pressure between the intermediate chamber 91 and the crank chamber 12 is equal to or more than a fixed value (2 atm in this embodiment). ing.

【0026】この構成により、中間室91内の圧力がク
ランク室12内の圧力に比べて2気圧以上の高圧力にな
ったときに、連通管96を介して中間室91及びクラン
ク室12が連通状態となる。
With this configuration, when the pressure in the intermediate chamber 91 becomes higher than the pressure in the crank chamber 12 by 2 atm or more, the intermediate chamber 91 and the crank chamber 12 communicate with each other through the communication pipe 96. State.

【0027】このため、中間室91内の圧力が常にクラ
ンク室12内の圧力より一定範囲の高い圧力状態に保持
されることとなり、リップ型シールのオイルシール部材
93のシール効果を充分に発揮させることができると共
に、オイルシール部材93のガス送り込み作用によって
中間室91内の圧力が、クランク室12内の圧力に比較
して極端に低下するという虞れもない。そして、作動室
21内の最高圧力と中間室91内の圧力との差圧が非常
に大きくなって、この差圧の影響により作動室21内の
作動ガスが徐々に中間室91を介してクランク室12側
に漏出し、装置の冷凍能力低下を招来するという虞れも
ない。
For this reason, the pressure in the intermediate chamber 91 is always maintained at a pressure within a certain range higher than the pressure in the crank chamber 12, and the sealing effect of the oil seal member 93 of the lip type seal is sufficiently exhibited. In addition to the above, there is no fear that the pressure in the intermediate chamber 91 is extremely reduced as compared with the pressure in the crank chamber 12 due to the gas feeding action of the oil seal member 93. Then, the pressure difference between the maximum pressure in the working chamber 21 and the pressure in the intermediate chamber 91 becomes very large, and the working gas in the working chamber 21 gradually cranks through the intermediate chamber 91 due to the influence of this pressure difference. There is no danger of leaking into the chamber 12 and causing a decrease in the refrigeration capacity of the apparatus.

【0028】また、中間室91とクランク室12との差
圧が一定値以上の場合にのみ、中間室91とクランク室
12とを連通状態にしているので、オイルフィルタ97
で除去されなかったクランク室12からのオイル蒸気等
が中間室91内に入り込むのを極力抑制することができ
る。
The oil filter 97 is provided only when the pressure difference between the intermediate chamber 91 and the crank chamber 12 is equal to or higher than a predetermined value.
It is possible to suppress oil vapors and the like from the crank chamber 12 that have not been removed in the intermediate chamber 91 from entering as much as possible.

【0029】更に、オイルシール部材93のガス送り込
み作用により、中間室91→クランク室12へガス供給
させることができ、クランク室12からの潤滑油や水分
などがピストンロッド22の往復動によりオイルシール
部材93を通過して送り込まれるのが防止されると共
に、中間室91内に侵入したオイル蒸気等をガス送り込
み作用によってクランク室12に戻す役割をも果たして
いる。
Further, the gas can be supplied from the intermediate chamber 91 to the crank chamber 12 by the gas feeding action of the oil seal member 93, and lubricating oil and moisture from the crank chamber 12 are reciprocated by the piston rod 22 so that the oil seal It is prevented from being fed through the member 93 and also has a function of returning oil vapor or the like that has entered the intermediate chamber 91 to the crank chamber 12 by a gas feeding action.

【0030】上記実施の形態の説明は、本発明を説明す
るためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で
ある。例えば、ガスシール装置95をTリング型のガス
シール部材で構成した場合について説明したが、これに
限らずシール性に方向性を有しないシール部材であれば
良く、例えばセグメント型やキャップ型のシール部材で
も構わない。
The description of the above embodiment is for the purpose of illustrating the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or reducing the scope thereof.
Further, the configuration of each part of the present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made within the technical scope described in the claims. For example, the case where the gas seal device 95 is configured by a T-ring type gas seal member has been described. However, the present invention is not limited to this, and any seal member having no directionality in the sealing property may be used. It may be a member.

【0031】また、開閉手段98として差圧バルブを用
いる場合について説明したが、この他に、電動バルブや
一方向弁等を用いて中間室91内の圧力が駆動室12内
の圧力に比べて一定値以上高くなった場合に、作動ガス
の移動を許容するように制御する構成としても構わな
い。
The case where a differential pressure valve is used as the opening / closing means 98 has been described. In addition, the pressure in the intermediate chamber 91 is compared with the pressure in the drive chamber 12 by using an electric valve, a one-way valve, or the like. A configuration may be employed in which control is performed so as to allow the movement of the working gas when the value becomes higher than a certain value.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上述べたとおり本発明によれば、潤滑
油の作動空間内への侵入を防止するロッドシール装置と
して、駆動室から作動室へ向かう方向の流れに対しての
シール性がその逆の流れに対するシール性より高いシー
ル部材を備えたガス圧縮膨張機において、シール部材の
摩耗を極力抑制して装置の長寿命化を図ると共に、長期
間にわたり駆動室内の潤滑油等が作動室へ侵入するのを
確実に防止すると共に、作動室内の作動ガスが駆動室へ
漏出するのを極力抑制して装置の冷凍能力低下を防止す
ることができる。
As described above, according to the present invention, as a rod seal device for preventing the lubricating oil from entering the working space, its sealing property against the flow from the driving chamber to the working chamber is improved. In a gas compression / expansion machine equipped with a sealing member having higher sealing performance against reverse flow, the wear of the sealing member is suppressed as much as possible to extend the life of the device, and lubricating oil and the like in the driving chamber are transferred to the working chamber for a long period of time. Intrusion can be reliably prevented, and leakage of the working gas in the working chamber to the drive chamber can be suppressed as much as possible, thereby preventing the refrigeration capacity of the apparatus from being reduced.

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

【図1】本発明を適用させたディスプレーサタイプのス
ターリング冷凍装置の概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a displacer type Stirling refrigerating apparatus to which the present invention is applied.

【図2】本発明の一実施の形態におけるロッドシール装
置近傍での要部断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part in the vicinity of a rod seal device according to an embodiment of the present invention.

【図3】従来のロッドシール装置の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a conventional rod seal device.

【図4】図3装置の一部を改良した従来のロッドシール
装置の断面図である。
4 is a sectional view of a conventional rod seal device in which a part of the device of FIG. 3 is improved.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2 膨張シリンダ 3 圧縮シリンダ 4 ガス流路 5 クランク機構(ピストン駆動機構) 6 ディスプレーサ 7 圧縮ピストン 8、9 仕切部 11 膨張空間 12 クランク室(駆動室) 13 圧縮空間 21 作動室 22 ピストンロッド 23 クロスガイド 24 コンロッド 91 中間室 92、94 仕切壁 93 ロッドシール装置 95 ガスシール装置 96 連通管 97 オイルフィルタ(潤滑油除去部材) 98 差圧バルブ(開閉手段 Reference Signs List 2 expansion cylinder 3 compression cylinder 4 gas flow path 5 crank mechanism (piston drive mechanism) 6 displacer 7 compression piston 8, 9 partition 11 expansion space 12 crank chamber (drive chamber) 13 compression space 21 working chamber 22 piston rod 23 cross guide 24 Connecting rod 91 Intermediate chamber 92, 94 Partition wall 93 Rod seal device 95 Gas seal device 96 Communication pipe 97 Oil filter (lubricating oil removing member) 98 Differential pressure valve (opening / closing means)

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ロッドの一端に接続されたピストンまた
はディスプレーサを、シリンダ内で往復動可能に収容す
る作動室と、前記ロッドの他端が接続され、前記ピスト
ンまたはディスプレーサを往復動させるピストン駆動機
構を収容する駆動室と、前記ロッドが貫通し、前記作動
室と前記駆動室とを仕切る仕切部と、を有したガス圧縮
膨張機において、 前記仕切部は、前記駆動室から前記作動室へ向かう方向
の流れに対してのシール性がその逆の流れに対するシー
ル性より高いシール部材から成り、前記駆動室内の潤滑
油が前記作動室に侵入するのを防ぐロッドシール装置
と、該ロッドシール装置の前記作動室側に設けられ、ロ
ッド径方向の寸法が前記ロッドに付着する潤滑油の厚み
より大きい寸法に形成された中間室と、該中間室の前記
作動室側に設けられ、前記作動室内の作動ガスが前記中
間室に侵入するのを防ぐシール部材からなるガスシール
装置と、前記中間室及び駆動室を潤滑油除去部材を介し
て連通させる連通手段と、該連通手段の途中に設けら
れ、前記中間室及び駆動室の圧力差が一定値以上の場合
に作動ガスの移動を許容する開閉手段とを備えているこ
とを特徴とするガス圧縮膨張機。
1. A working chamber for accommodating a piston or displacer connected to one end of a rod so as to reciprocate in a cylinder, and a piston drive mechanism connected to the other end of the rod for reciprocating the piston or displacer. And a partition penetrating the rod and partitioning the working chamber and the drive chamber, wherein the partition heads from the drive chamber to the working chamber. A rod seal device for preventing the lubricating oil in the drive chamber from entering the working chamber; An intermediate chamber provided on the working chamber side and having a dimension in a rod radial direction larger than a thickness of lubricating oil attached to the rod; A gas sealing device provided on the chamber side and comprising a seal member for preventing the working gas in the working chamber from entering the intermediate chamber; and a communicating means for communicating the intermediate chamber and the driving chamber via a lubricant removing member. A gas compression / expansion device provided in the middle of the communication means, wherein the opening / closing means allows movement of the working gas when the pressure difference between the intermediate chamber and the driving chamber is equal to or more than a predetermined value.
【請求項2】 前記ロッドシール装置のシール部材は、
リップ型のシール部材であることを特徴とする請求項1
または2記載のガス圧縮膨張機。
2. The sealing member of the rod sealing device,
2. A lip-type sealing member.
Or the gas compression-expansion machine according to 2.
【請求項3】 前記ガスシール装置のシール部材は、シ
ール性に方向性を有しないシール部材であることを特徴
とする請求項1又は2に記載のガス圧縮膨張機。
3. The gas compression / expansion machine according to claim 1, wherein the sealing member of the gas sealing device is a sealing member having no directionality in sealing performance.
【請求項4】 前記開閉手段は、差圧バルブであること
を特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のガス圧
縮膨張機。
4. The gas compression / expansion machine according to claim 1, wherein said opening / closing means is a differential pressure valve.
JP480598A 1997-07-16 1998-01-13 Gas compression expander Pending JPH11200950A (en)

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