JPS5820953A - ピストン装置、とくにスタ−リング機械のための流体力学的潤滑システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ピストンがそり内部を往復するシリンダと流
体が膨張可能な室管出入りする型の膨張可能な室装置を
潤滑する装置および方法に関する。

本発明の装着および方法は、自由ピストンスターリング
（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ）　１ｍ関における排気ピストン、
動力ビストンまたは両者を潤滑する丸めにとくに有用で
ある。

自由ピストンスターリング機関の１つの主な利点は、動
作ガスを機関内に完全に密閉して、その汚染または漏れ
による損失を防ぐことができるということである。自由
ピストンスターリング機関のピストンを伝統的な潤滑剤
、九とえば、石油に基づく油およびグリースで潤滑する
ことは、このような潤滑剤が動作ガス中に蒸発し、その
効率？減少するので、望ましくない。

それにもかかわらず、このような機関をその寿命を延長
しかつその摩耗および保守を減少する目的で潤滑するこ
とは、なお望ましい。

したがって、本発明の１つの目的は、装置の運転中ピス
トンへ作用するかあるいはピストンによって作用される
流体を使用して、ピストンを流体力学的に潤滑すること
、とくにスターリング機関のピストンを機関の動作ガス
で潤滑することである。

本発明において、トルク力をピストンへ加えて、ピスト
ンへ作用するかあるいはピストンによって作用される流
体の一部分を、ピストンの外表面に沿ってピストンが連
行しかつ引きするのに十分な角速度で、ピストンを回転
させる。この流体の層は、ピストンとその関連するシリ
ンダとの境界の相対的にすべる表面を分離する。

とくに、トルクは、流体の取り入れまたは排出の間ター
ビン効果をつくることによって、加えられる。ピストン
を回転させるタービン効果をつくる方法で、流体が膨張
可能な室へ入るかあるいはその室を去るとき、流体の流
れをピストンへ衝突させることによって、トルクはピス
トンへ加えられる。

望ましくは、入口または出口はピストｙのまわりにシリ
ンダ全通して形成される。タービン表面、九とえば、ブ
レードまたはスロットの壁は、ピストン中にかつそのま
わりに間隔を置いて形成される。装置の正常の運転の間
、口を通って流れ、そしてタービン表面へ周期的に衝突
して、ピストンへ円周的力成分を加えるように１口は配
置される。

多くの装置、たとえば、自由ピスト／スターリング装量
において口を選択的に配置することによって、装置の正
常運転は維持され、乱されることがないと同時に、本発
明に従う流体力学的潤滑の利益を得ることができる。　
　　　　　　　　。

第１Ｉｆ！ＪＦｉ、単一や協同シリンダ１４内で往復す
る排気ピストン１０と動力ビストン１２を有する自由ピ
ストンスターリング機関を示す。

図示する機関におりて、熱は端１６から供給され、中間
区域１８から抜き出される。したがって、この機関は冷
却された区域１８に隣接して圧縮空間２０と加熱された
端１６に隣接して膨張空間２２１に有し１．これらの空
間は排気器１ｏの両端に形成されてｈる。この機関は、
膨張空間２２と流体連絡する膨張空間の口２４と、圧縮
空間２ｏと流体連絡する圧縮、空間の口２６とを備える
。これらの口２４および２６は、普通の再生器２８を経
て互いに連絡している。

この機関は、技術的によく知れている普通の方法で作動
する。動作ガスは膨張空間と圧縮空間の内部に含有さこ
ており、そして排気器。により、加熱された膨張空間２
２と冷却され九圧縮空関２０とべ交互に押込まれる。動
作ガスの交互の加熱と冷却は、動作ガスを膨張させそし
て圧力を増加させ、そして収縮させそして圧力を減少さ
せる。これらの圧力の交互の変化は、動、カビストンを
往復させ、また往復する排気ピストンの適切な位相を生
じさせる。自由ピストンスターリング機関の基本的な動
き方は先行技術におｈてよ〈知られているので、それ以
上の、説明は不必要であろう。

複数の内向きに延びるスロット３０が、排気ピストンの
密閉スカート部分３２のまわりに配置されている。同様
に、複数のこのようなスロット３４が動力ビストン１２
のまわりに配置されている。、これらのスロットの内壁
は、タービン表面を形成し、これらの夕、−ビン表面に
対して、動作ガスは圧縮空間と膨張空間との間を流れる
Ｃとき衝突して、タービン効果およびこれらのピストン
上に得られるトルクを発生できる。

第１図に示される実施態様において、圧縮空間の口２６
Ｆｉ、圧縮空間２０に最も近いかまたは近接する排気ピ
ストンｌＯのストロークの終りの間、排気ピストンｌＯ
のスロット３０と整合し、また圧縮空間２０に最も近い
かまたは近接するストロークの終りにおいて動力ビスト
ンのスロット３４と整合するように位置する。

圧縮空間の口２６／ｆｉ、動作ガスの流れをタービン表
面へピストンのスロットにおいて向けて、平均のトルク
を１つの方向においてピストンへ向ける。後述するよう
に、両ピストンのサイクル往復運動は、動作ガスが単一
方向に流れるサイクルの部分の間、それらのピストンの
スロットが口２６と整合するようなものである。たとえ
ば、例示す、、１゛　　　ド。

る実施態様において、動作ガスは、す、イクルにおいて
圧縮空間２０に入る時、排気ピストン１０のスロット３
０に衝突し、そして圧縮空間２０１ｒ去って、膨張空間
２２へ流入する時、動力ビストン１２のスロット３４へ
衝突する。いずれかのピストンのスロット壁が口と整合
している間、流れるガスは衝動トルクをピストンへ加え
る。

別法として、排気タービンスロットは、膨張９間２２へ
流入する動作流体が衝突する排気ピストンの反対端に形
成することができる。さらに別法として、スロットは第
６図に示すように排気ピストンｌＯの雨漏に形成できる
。

口ならびにタービン表面の構造的配電および配向は、タ
ービン分野においてよく知られているように、きわめて
多くの方法で変更できる。たとえげ、スロットはわん曲
させかつ／ま九は入口をシリンダ壁表面に対して傾斜さ
せて、流体流に接線・　　　′１１．　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　醪方向の成分な付与することができる。樵々の別
のタービン機関は、先行タービン接衝においてよく論じ
られているので、詳しく述べない。

さらに、タービン表面はピストンまたはピストン棒へ取
り付けられた別の構造物上に形成できる。

しかしながら、本発明の目的に対して、このようなシス
テムは機能的にはピストンの一部分であるので、ピスト
ンの一部分として考えられる。

ほかの別法として、口を往復ピストン、膨張室装冒の室
の端壁または壁に配置することができ、そしてピストン
上に適当な協同タービン表面が形成されているので、流
体流は適当なトルク力を流体の取入れまたは排出の間に
ピストンへ加え為であろう。

なおほかの別法として、シリンダの壁の口は、ピストン
のストロークの極限の間に存在できる。

タービン表面が流体９０と整合している期間の間、すべ
ての流れが単一方向であ−るように位置することは不必
要である。整合の期間に、１つの方向または他の方向に
おける正味の流れまたは平均の流れ−ＩＩｉ存在すこと
のみが、必要である。

なお他の別法として、口ｉｆｔはタービン−表面は、間
隔を置いて円形に配置するよりはむしろ、軸方向に間隔
を置いてさらに配置することができる。

たとえば、口をシリンダのまわりに多少らせん形に配置
して、゛よ抄広いトルク衝動をよ抄長い期間供給できる
。

第１図の実施態様において、排気ピストンｌＯおよび動
力ビストン１２を反対方向に回転させて、それらの境界
面部分、すなわち、ピストン棒４０およびその往復的に
連合する孔４２、が互に関して回転するようにすること
ができる。これにより、これらの境界面も潤滑される。

もちろん、２つは同じ方向に異なる速度で回転させるこ
とができるが、効果に劣る。

これを第１図に示す実施態様において達成するためには
、動作ガスは、排気ピストン１ｏのタービン表面３２へ
衝突するとき、圧縮空間２ｏへ流入し、そして動力ビス
トン１２のタービン表面３４へ衝突するとき、圧縮空間
２ｏから流出するので、スロット３０およびスロット３
４を同じ方向に動作位置に形成することができる。

ピストンへ作用するか、あるいは作用させられる流体が
、タービン効果を起むすように向けられ、このタービン
効果が回転を付与してピストンを流体力学的に潤滑する
、本発明のシステムの利点は、同軸的自由ピストンスタ
ーリング機関に限定されない。

たとえば、それは排気ピストンと動力ビストンが異なる
シリンダ内で往復する自由ピストンスターリング機関に
適用できる。さらに、それは、ピストンが往復しかつそ
の−あまわりに自由に回転する、より広い範囲の膨張可
能な室の装ｆｆＫ適用できる。たとえば、多くのこのよ
うなピストン装置 置は、中間ピストンまたは連結棒によりクランク軸へ連
結されたピストンを有する。仁のような装置におけるピ
ストン棒上の適当な軸受け、ピストンを往復に加えて自
由回転可能とする。こうして、本発明の原ＪＩｌ＃ｉ、
膨張室、往復ピストン型の他のエンジン、ポンプおよび
モーターに適用でキル。

第５図は、第１図に示す本発明の実施態様の運転を示す
。第５図のグラフＡｔｊ、シリンダ１４内の排気ピスト
ンと動力ビストンの向かい合う面の位置を時間の関数と
して表わすプロットである。

水平線Ｐは、圧縮空間の口２６のシリンダ内の位置を表
わす。もちろん、より詳しいグラフにおいて、水平線Ｐ
は実際には口の幅を表わす距離で分離された１対の平行
な水平線から成る。グラフＡにおいて、垂直軸上のより
正の方向は熱いすなわ　　　　　　。

ち膨張空間２２により近い位置を表わす。

排気ピストンの面が水平線Ｐより°も負にあるときある
いは動力ビストンの面が水平線Ｐよりも正にあるときけ
いつでも、それぞれのピストン中のスロットは、圧縮空
間の口２６と整合している。

グラフＢは、動作ガスの時間に関する流速のプロットで
ある。

グラフＡ中の点４０において、排出ピストンのスロット
は圧縮空間の口２６と整合し始める。この整合は点４２
まで続く。したがって、点４ｏから点４２１での時間の
間、トルクの衝動は、圧縮空間へ流入するガスにより排
気ピストンへ加えられ、そして陰影区域４４において示
されている。

同様に、点４６から点４８までの時間の間、動力ビスト
ンは動作ガス流から、陰影区域５０に示すトルクの衝動
を受は取る。

第７図は、自由ピストンスター・すｙグ機関にシいて使
用する本発明の別の実施態様を線図でメす。

ここ、で、タービン表面Ｋ１１ｌ！してトルク曳、付与
する動作流体の流れは、熱い空間と冷たい空間との間の
普通のガス流路と異なる構造から得られる。

第７図の実施態様は、熱空間６６、冷たい空間６８、第
１図の装置と同じ方法でシリンダ６４内ン６０を有する
。

しかしながら、第７図に示す構造は貯蔵室７゜を有し、
そしてこの貯蔵室７０は逆止め弁を介して０７３まえは
いくつかのこのような口と連絡している。また、貯蔵室
はロア４および７６と連絡している。複数の環状に配置
された口を、ロア４および７６の代わりに使用できる。

ロア３が排気ピストン６０によ抄露出されかつ動作空間
法の動作ガス圧が貯蔵室７０内のガス圧より大き−とき
はいつでも、−作ガスは貯部室内に流入する。こうして
、ガスは、運転サイクルの高い圧力の部分の間、逆止め
弁７２を経て貯蔵室７０へ流入する。

ロア４および７６Ｆｉ、運転サイクルの比較的低い圧力
の部分の間、タービン表面と整合するように１配置され
ている。こうして、このような整合が起こるとき、ガス
は貯蔵室から流れてタービン表面へ衝撃し、前述と同様
な方法で、ピストンへトルクを付与することができる。

このようにして、貯蔵室７０＃″ｉ、運転サイクルの高
い圧力の部分の間、動作流体を蓄積し、そしてそれ金サ
イクルの低い圧力の部分の間、それを解放する。

本発明の前述の実施態様に加えて、ピストンの一方また
は両方にトルクを加えて、ピストンの一方または両方の
回転を誘発する追加の手段が存在する。これらの種々の
システムを用いて、ピストンの一方または両方に回転を
誘発することができる。第２グループのシステムは、あ
る他の手段にトンへ連結し、そしてこの連結システム管
用いて、第２ピストンに回転？１１発することからなる
。こうして、両方のピストンへ回転を誘発するために使
用できる、少なくとも一方のピストンへ回転を誘発する
ための種々の手段が存在し、あるいはある手段を用いて
一方のビス）７に回転を誘発させ、そして第４ピストン
の回転を用いて第２ピストンを駆動して回転させること
ができる。

第８図は、ピストンの一方に回転を誘発する手段全図解
する。第８図は、それぞれ協四するシリンダ１１４およ
び１１６内で往復する動力ビストン１１Ｇおよび排気ピ
ストンを示す。電気巻線ｌ１８が動力ビストン１１０の
外部のシリンダ１１４（ｎまわりに！！Ｉ”）れて“る
・巻線４・回転篭　　　　　　１磁場を発生する電動機
において使用するものと同じ型である。シリンダ１１４
の壁は非強磁性材料から形成されているので、回転する
電磁場は動力ビストン１１０へ作用することができる。

また、動力ビストン１１６は同動電動機において使用す
るような電動機型巻線を備えることが”でき、あるいは
誘導電動機のローターの”ように電気的に構成して、回
転電磁場が動力ビストン１１０に回転運動を誘発するよ
うにすることができる。

他の電動機システムを使用してピストンを駆動して回転
させることができるが、機械的１１ンク仕掛けはスター
リング機関の効率を減少するである゛う。

動力ビストン１１０は、排気ピストン１１２中に形成さ
れた保合孔１２２中に伸びているピストン棒１２０を有
する。ガスげねは、′ピストン棒１２０の端の空間内に
形成され′Ｃいる噌とれは、トークを第２ピストンよ加
え、それを回転させるる手段のいくつかのタイプの１つ
を示し１いる。

とくに、これは、排気ピストンをも回転させるため、回
転する動力ビストン１１０を排気ピストン１１２へ連結
する手段管示す。゛ ピストン棒′１２０の回転は、薄い流体フィルムを経て
界面を横切って剪断力を、ピストン棒１２０の外表面か
ら孔１′２ｚの内壁へ及ぼすであろう。

同様に、流体のフィルムは排気ピストン１１２の密封区
域１２４と排気ピストン１１２が往復するシリンダ壁□
１１６との間に存在するであろう。

密封区域のフィルムは駆動トルクに反対の剪断力を動的
に加え、そして排気ビストリ１１２０回転を遅らせる抵
抗を発生する。　・ こうして゛、排気ピストンの回転が加速するにつれて、
密封区域における剪断力＃′ｉより大きくな抄、そして
ピストン棒により加えられる剪断力はより小さく−なる
。平衡に胸達し、ここで排気ピストンはゼロより大きく
かつ回転する動力ビストン１１０の角速度より小さい中
間の角速度で回転する。結局、シリンダ１１６と密封区
域１２４との相対的に動く表面の間ならびにピストン棒
１２０と孔１２２との間の相対的に動く表面の間に、流
体力学的潤滑が存在する。

こうして、第８図は１つの回転するピストンを用いて第
２ピストｙＫ回転を誘発する、１つの流体連結手段を図
解する。第９図は、第２ピストンの回転を誘発する、さ
らに他の流体連結手段を示す。

第９図は、一方のピストン上に流体ポンプを形成し、そ
してこの流体ポンプと連絡させて他方のピストン上に流
体モータを形成し、これによって第１ピストンにより送
られる動く流体が第２ピストンに回転を誘発させる、こ
とを図解する。

第９図をよね詳しく参照すうと、動力ビストン１２６は
この明細書中に記載するシステムのいずれかにより回転
を誘発されうる。

ラジアル流出ポンプが動力ビストン１２６の端において
通路１２８ＪＣより形成されるので、流体は第９図に矢
印で示すように１動カビストン１２６の回転からの遠心
力により推進される。タービンシステムのような、ラジ
アル流入モータは、排気ピストン１３２の反対の端にお
いて通路１３０により形成される。第１Ｏ図は、排気ピ
ストン１３２の端に形成され九通路の端面断面である。

流体、たとえば、動作ガスは、図示するように強制的に
循環させられ、そしてピストン１３４ど排気ピストン１
３２において通路が傾斜しているため、よく知られたタ
ービン技術に従って、排気ピストン１３２に回転を誘発
する力成分を加える　　　　　　　１であろう。排気ピ
ストンと動力ビストンとの間の距離は各サイクルの量変
化するので、正味のトルクは、サイクルを通じて強さが
変化するが、加えられる。

第９図の機関は、再生排気ピストンをもつことが示され
ている。この再生排気ピストンは、先行技術において知
られているように、排気ピストンの内部に形成された再
生器１３２ｔ−有する。

第１１図は、排気ピストンから延びるスカートのまわり
に円形に間隔を置いて位置する、複数の２方向流の流体
ダイオード（ｆｌｕｉｄｉｃ　ｄｉｏｄｅ）含有する排
気ピストンを示す。流体ダイオードは、ピストンの一方
まえは両方を駆動する他のシステムを提供する。先行技
術においてよく知られているように、流体ダイオードは
流体抵抗が一方向において他方向よりも大きい装置であ
る。タービン表面の方法で流体ダイオードを角方向に整
列させることにより、一方向の流れは反対方向の流れよ
りも大きいトルクを加えるであろう。流体ダイオードは
、シリンダ内の流体流路中に延び込み、その結果、排気
ピストンの反対のストロークの間流体を反対方向に流体
ダイオード全通して流れるようにさせる、ように配置さ
れている。一方のストロークの間のトルクが他方のスト
ロークの間のトルクよりも大きいと、正味の生ずるトル
クは排気ピストンへ加えられてそれを回転させる。

ピストンの一方または両方において回転を誘発する他の
構造は、第１２図に示されている。それは第７図に示す
構造に多少類似する。

第１２図を参照すると、動力ビストン２００と排気ピス
トン２０２は、第１〜７図Ｊ／ｃＷＡ連して説明したタ
ービン表面と同じ方法で、それぞれタービン表面２０４
および２０６が形成されている。

別のため２０８は入口２１０へ接続されていて、流体は
ため２０８に入ることができる。流体は、第１２図に示
すようにポンプ２１２により、あるいは第７図に示す逆
止め弁または同様な構造へ作用する流体圧により、ため
２０８へ押入れられる。

少なくと４１１つの流体出口、たとえば流体出口２１４
はためをシリンダ壁２１６の出口へ接続する。この出口
は流体の流れをタービン表面へ衝突するように向け、そ
して平均トルクを動ピストン２００へ付与して、動力ビ
ストンを前述の方法で回転するように１配置されかつ形
成されている。

嬉２出口２１８’ｉ形成して、トルクを排気ピストン２
０２へ加えることもできる８ こうして、流体をポンプ機構によりための中へ送り込む
ことができる。ポンプ機構は、スターリング機関の出力
へ、あるいは他の駆動源へ機械的に接続することができ
、そ・して動作弁または適轟な大きさの出口２１４＞よ
び２１８を経てタービン表面へ衝突させ、要求する回転
を誘発させることができる。

第１７図は、本発明のさらに他の実施態様を示す・。こ
こで、別のため３５０を用いてガスを一時的に貯蔵し、
そしてそれらを解放してタービン表面３５２へ衝突させ
て、ピストンを回転させる。

ピストン３５４は、はずみ空間３５８とピストン３５４
の外円周上に形成され九０３６０との間を連絡する通路
３５６を有する。

協同するロ３６２Ｆｉシリンダ壁３６４中に形成されて
いるので、口３６０と口３６２は整合しているとき、ガ
スははずみ空間３５８とため３５０との間を通ることが
できる。これらの口は、はずみ空間３５８が比較的高い
圧力にあるとき、整合するように位置する。こうして、
ピストン３５４がその往復通路の極限に位置するとき、
口は整合する。はずみ空間は比較的高い圧力にあるので
、ガスはため３５０の中に入る。

ピストンＦｉハずみ空間３５８から離れるとき、口ａｓ
ｏｔｉ密閉され、そしてはずみ空間３５８内の圧力は有
意に減少する。

結局、タービン空間３５８は口３６２と整合し、そして
ため３５０内のよ抄高い圧力のガスは、そのより高い圧
の力のもとに、タービン表面に対して排出されて、ピス
トンの回転を誘発する。

本発明のいくつかの実施態様について、ピストンの角速
度を制限または調整することが望ましい。

これは、次のようにして実施できる。ピストンへ動的反
対トルクを及ぼして、その角速度を調整する抵抗手段を
形成する構造物を、回転するピストンへ設ける。第１３
〜１６図は、遠心ブレーキを形成するこのような構造を
示す。

第１３図に示す遠心ブレーキは、かご形ファンの方法で
構成されたファン型構造３０２である。

このかご彫型ファン３０２は、第１５図に最も明りよう
に示されている。それは、固体構畝物３０６によって分
離された、１数の環状に配置されたスロット３０４で形
成されている。固体構造物３０６＃′ｉ、ファン羽根と
呼ぶ仁とができる。しかし、別の流体インペラーをピス
トン上に形成できる。スロツ）３０４は円弧の形をして
いるので、第１５図においてピストンが時計方向に回転
すると、流体はスロット金経て内方に押込まれ、回転を
遅くする方法で転向される。こうして、スロットを通っ
て流れる流体の方向変化の結果、反対のトルク力誘発さ
れる。スロットの数、大きさ、間隔および幾何学的形状
を変更すると、回転するピストンへ加わる抵抗もしくは
反対トルクは変化する。

このような抵抗は、動的回転条件下でのみ遅延力を加え
る。始動条件の本とで、回転が存在しないとき、遅延力
は加わらない。遅延力は角速度が増加するにつれて、回
転誘発トルクが抵抗トルクと平衡になるまで、増加する
。

第１３〜１６図は、ピストンにおける回転の誘発を改良
するための、さらに他の別の構造をさらに示す。第１３
〜１６図は、複数の間隔を置いて位置する通路３０８と
して形成されたタービン表面をもつ、排気ピストン３０
０を示す。これらの通路は、第１〜７図に関連して角度
をもたせである。

しかしながら、動作ガスの口は、間隔を置すた相互に連
絡する口３１０および３１２からなるように、分岐され
る。

しかしながら、シリンダの壁を通る口３１Ｇは、排気ピ
ストン３００の部分３１４により周期的にしゃ断される
。

口３１Ｇがしゃ断されるストロークの期間の間、タービ
ン表面が口３１２と整合して位蓋し、その結果溝れるガ
ス流がタービンの通路３０８を経てタービン表面に対し
て完全に向けられるように、口３１２は位置する。

これは排気ピストンのストロークの終りにおいて提供さ
れる。排気ピストンは動力ビストンをほぼ９０′Ｄ導び
くので、排気ピストンがそのストロークの終りにあると
き、動力ビストンはそのストロークの中間位置にかつそ
の最大の直線速度にある。動力ビストンの最大速度の間
、スターリング機関の一方の空間から他方の空間へのガ
スの流速はその最大の流速にある。結局、排気ピスト／
はそのストロークの終妙において、好ましくは約４５°
の、鋭いトルクの衝動を受は敗るであろう。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を具体化する自由ピストンスターリン
グ機関を示す軸方向断面線図である。 第２図は、第１図の実施態様を示す排気ピストンの底面
図である。 第３図は、第１図の実施態様の動力ビストンの上面図で
ある。 ＪＩＮ４図は、斜めの口の配向を示すシリンダ壁におけ
る口の別の実施態様の断面図である。 第５図は、本発明の好ましい実施態様の運転を示すグラ
フである。 ９６図は、本発明を具体化する別の排気ピストン構造の
側面図である。 第７歯は、本発明の別の実施態様の線図である。 第８図は、本発明の別の実施態様の断面線図である。 第９図は、動力ビストンと排気ピストンのみを示す本発
明の別の実施態様の線図である。 第１θ図は、第９図の線１０−１０に沿って取った断面
端面図である。 第１’１図は、流体ダイオードを利用する本発明の別の
実施態様を示す断面線図である。 第１２図は、別のガス流体のためを用いる本発明の別の
実施態様の線図である。　　−第１３図は、本発明の他
の別の実ｍｍＩＩＩｔ示す断面線図である。 第１４図は、＠１３図の実施態様の断片の断面線図であ
る。 第１５図は、第１４図に示す実施態様の排気ピストンの
４分ｌ断片の端面である。 第１６図は、排気ピストンが異なる位置である第１４図
の実施態様の線図であり、その実施態様の運転を示す。 第１７図は、ガスを一時的に貯蔵する別の丸めを利用す
る、さらに他の実施態様の線図である。 １０−−−−−一排気ピストン １２−−−−−一動力ピストン １４−−−−−−シリンダ ２０−−−−−電圧縮空間 ２２−−−−−一膨張空間 ２４−−−−−一膨張空間の口 ２６−−−−−−圧縮空間の口 ２８−−−−−一再生器 ３２−−−−−一密閉スカート部分 ５０−−−−−−陰影区域 ６０−−−−−一排気ピストン ６２−−−一−−動力ピストン ６４−−−−−−シリンダ ６ローーーーーー熱い空間 ６８−−−−−一冷たい空間 ７０−−−−−一貯蔵室 ７２−−−−−一逆止め弁 １１０−−−−−一動力ピストン １１２−−−−−一排気ピストン １１４−−−−−−シリンダ １１６−−−−−−シリンダ １１８−−−−−一電気巻線 １２０−−−−−−ピストン棒 １２４−−−−−一密對区域 １２６−−−、−動力ピストン １３２−−−、−変位ピストン ２００−−−、−動力ピストン ２０２−−一、−排気ピストン ２０８−−−−−−ため ２１０−−−−−一人口 ２１２−−−−−−ポンプ ２１４−−−−−一流体出口 ２１６−−−−−−シリンダ壁 ３００−−−−−一排気ピストン ３０６−−−−−−固体構造物 １：１１１ ３０８−−−−−一通路 ３５０−−−、−九め ３５２−−−−−一タービン表面 ３５４−−−−−−ピストン ３５８−−−−−一はずみ空間 ３６４−一−−−−シリンダ壁 特許出願人　ボミンーソ庫う−・ゲゼルシャフト・ミツ
ト・ベシュレンクテ ル・ハフランク−）ントーコン パニー拳コマンジット・ケセル

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ピストンが内部を往復しかつその軸のまわりに回
   転できるように取り付けられている、少なくとも１つの
   シリンダと、時々前記シリンダの一部分の中へ流入し、
   そして時々前記シリンダの中から流出する流体と、前記
   流体を取り入れかつ排出する流体口手段とを有する型の
   膨張可能な室装首において、 （ａｌ　　前記ピストンの上に形成されかつそのまわ妙
   に配置された、複数のタービン表面と、（ｂ）　　前記
   シリンダ中へ開口し、そして前記流体の流れを向けて前
   記表面へ衝突させて、前記ピストン１その軸のまわりに
   回転させかつ前記流体の一部分をその外表面のまわりに
   流体力学的潤滑のため連行するために、平均トルクを前
   記ピストンへ付与する、前記口手段の少なくとも１つの
   流体口と、 を具備することを特徴とする膨張可能な室装置。 ２、前記口は前記シリンダのシリンダ壁に形成されてい
   る特許請求の範囲第１項記載の装置。 ３、前記口はビストンストロークの端付近に形成されて
   おり、そして前記タービン表面は前記ピストンの対応す
   る端のまわりに形成されている特許請求の範囲第１項記
   載の装置。 ４、　　ｌｌＩ数の前記口は前記シリンダの壁に形成さ
   れてお抄、そしてその軸のまわりに配置されている特許
   請求の範囲第１項記載の装置。 ５、前記口はピストンのストロークの端付近に形成され
   ており、そして前記タービン表面は前記ピストンの対応
   する端のまわりに形成されている特許請求の範囲第４項
   記載の装置。 ６．前記口は前記シリンダの表面に対して斜めに形成さ
   れていて、接線方向の流体の流れ成分を与える特許請求
   の範囲第５項記載の装置。 ７、協同するシリンダ内に排気ピストンと動力ビストン
   を有する型の自由ピストンスターリング機関において、 （ａ）　　前記ピストンの少なくとも第１のものの上に
   形成されかつそのまわりに配置された、複数のタービン
   表面と、 （ｂｌ　　前記シリンダの少なくとも一方の壁において
   、動作ガスの流れを前記表面へ向けて、前記ピストンへ
   平均トルクを加えるように、配置されかつ形成された、
   少なくとも１つの動作ガスの口と、 を具備し、ここでタービン効果が生じ、前記タービン効
   果は前記第１ピストンを回転させかつ流体力学的ガス潤
   滑のためガスをその周囲のまわりに連行哀せるために、
   平均の回転トルクを前記第１ピストンへ加える、ことを
   特徴とする潤滑促進構造。 ８、前記口は前記壁に沿って縦方向に位置して、動作ガ
   スが前記口を通して一方向に流れる間、前記タービン表
   面が占有する位置において、タービン効果を与える特許
   請求の範囲第７項記載の潤滑構造。 ９、前記タービン表ＴＭ＃′ｉ前記ピストンの両方のま
   わりに形成されており、そして前記ピストンの各々のタ
   ービン表面は、関連するシリンダ壁中の動作ガスの口と
   、前記ピストンの両方を回転するため、同様に協同する
   特許請求の範囲第７墳記載の潤滑構造。 １０、前記機関は“□前記排気ピストンと前記動力ビス
   トンの両方がその内部で往復するシリンダを有する型で
   あり、前記タービン表面は前記ピストンの基部端のまわ
   りに形成されておりかつ同様に配向されており、そして
   前記口は、前記ピストンへ反対トルクを加える喪め、前
   記ピストンのストロークの基部端付近において前記ピス
   トシの中間に存在する動作ガスの口である特許請求の範
   囲第９項記載の潤滑構造。 １１、　　前記タービン表面は前記排気ピストンの両端
   に形成されており、そして圧縮空間の口と膨張空間の口
   の両方が動作ガスの流れを前記タービン表面へ、前記排
   気ピ麻ストンのそれぞれの端において、向けて、トルク
   力を前記ピストンへ同じ方向に加える特許請求の範囲第
   ８項記載の構造。 １２、前記タービン表面は前記ピストンの隣接する円周
   表面に対して斜めに、前記ピストンの壁中に形成された
   スロットの壁からなる特許請求の範囲第７項記載の潤滑
   構造。 １３、トルク力をピストンへ加え、そして前−・ 記ピストンを十分に回転させて、その外表面に沿って流
   体の一部分を連行しかつ引きずって、その外表面をシリ
   ンダの壁と分離することを特命とする、シリンダ内に往
   復および回転自在に設置されかつ流体に隣接するピスト
   ンの潤滑法。 １４、前記トルクは、前記流体の流れを前記ピストンへ
   衝突させてタービン効果を発生させることによって、加
   える特許請求の範囲第１３］ＩＩ記載の方法。 １５、前記流れは前記シリンダの一部分へ流入する流体
   の取り入れである特許請求の範囲第１４項記載の方法。 １６、前記流れは前記シリンダの一部分の中から流出す
   る流体排気である特許請求の範囲！１Ｅ１４項記載の方
   法。 １７、　　ピストンを流体力学的に潤滑する流体手段に
   ｌＩＩ接して、協同するシリンダ内で往復する排気ピス
   トンと動力ビストンとを有する型のスターリング＊＠に
   おいて、 （ａ）　　前記ピストンの第１の４のをその軸のまわり
   で回転する手段と、 （ｂ）　　前記第１ピストンを前記第２ピストンへ駆動
   的にリンクして、トルクを前記ｔＸ２ピストンへ加えか
   つそれを回転する手段と、を具備することを特徴とする
   スターリング機関。 １　ｇ、　　前記駆動的にリンクする手段は流体連結手
   段からなる特許請求の範ｅｍｉ７項記載の装置。 １９．１Ｉｆｆ紀流体連結手段は軸方向に整合する軸か
   らなり、前記軸は前記ピストンの一方から、前記ピスト
   ンの他方中に形成された孔を通って延び、前記軸と前記
   孔と６間のすきまは十分に小さくて、前記軸は剪断力を
   前記軸と前記孔との境界面を横切って及はして、トルク
   を前記第２ピストンへ加える特許請求の範囲第１８項記
   載の装置。 ２０、前記リンク手段は前記第４ピストンへ接続された
   流体ポンプと、前記＠２ピストンへ流体連絡的に接続さ
   れた流体モータとからなる特許請求の範囲第２０項記載
   の装置。 ２１、　　前記流体ポンプはラジアル流出ポンプからな
   り、そして前記モータはラジアル流入タービンからなる
   特許請求の範囲第２０項記載の装置。 ２２、　　前記ｙ、ｐ−リング機関は前記ラジアル流入
   タービンと流体連絡した再生排気ピストンを有する％＃
   ！Ｆ請求の範囲第２０項記載の装置。 ２３、流体に隣接して協同するシ１７ンダ内で往復する
   排気ピストンと動力ビストンとを有する型のスターリン
   グ機関において、トルク力を前記ピストンの少なくと奄
   一方に加え、そしてそれを十分に回転させて前記流体の
   一部分をその外表面に沿って連行しかつ引きずらせて、
   その外表面を前記シリンダの壁から分離する手段を含み
   、前記トルク力を加える手段は前記ピストンの少なくと
   も一方へ駆動的にリンクされた回転するモータからなる
   こと全特徴とするスターリング機関。 ２４、前記モータは回転する電磁場の型のモータからな
   る特許請求の範囲第２３項記載の装置。 ２５、流体に隣接して協同するシリンダ内で往復する排
   気ピストンと動力ビストンとを有する型のスターリング
   機関において、トルク力を前記ピストンの少なくとも一
   方に加え、そしてそれを十分に回転させて前記流体の一
   部分をその外表面に沿って連行しかつ引きずらせて、そ
   の外表面を前記シリンダの壁から分離する手段を具備し
   、前記トルク力を加える手段は、前記ピストンの少なく
   とも一方へ取り付けられかつ前記シリンダ内の流体流路
   中へ砥び込む、少々くとも１つの流体ダ（オー）’カら
   なる、ことｔｌ−特徴とするスターリング磯関。 ２６、複数の流体ダイオードが前記ピストンの端のまわ
   りに環状に間隔ｆｆｔいて存在する特許請求の範囲第１
   ８項記載の改良されたスターリング機関。 ２７、流体の流体力学的澗渭手段ＫＩＩ接して、協同す
   るシリンダ内で往復する排気ピストンと動力ビストンと
   を有する型のスターリング機関において、前記潤滑手段
   ば、 （ａｌ　　前記ピストンの少なくとも第１のものの上に
   形成されかつそのまゎりに配置された、複数のタービン
   表面、および （ｂ）　　入口と少なくとも１つの出口とを有するため
   であって、前記入口は前記流体の一部分を受は取り、そ
   して前記出口は、前記第１ピストンをその軸のまわ秒に
   回転させかつ前記流体の一部分をその外表面のまわりに
   連行させるために、前記流体の流れを前記タービン表面
   へ衝突させて、前記第１ピストンへ平均トルクを付与す
   るように配置されかつ形成されているため、 全具備することを特徴とするスターリング機関。 ２８、前記入口は選択したレベルより上の圧力で流体を
   通過させる逆止め弁を有する特許請求の範囲第２７項記
   載の装置。 ２９、前記人口は流体を前記ために送入する流体ポンプ
   を有する特許請求の範囲第２７項記載の装置。 ３０、（ａ）　　ピストンにトルクを加え、ピストンの
   回転を誘発する手段と、 （ｂ）　　前記回転するピストンの角速度を調整するた
   めに、前記ピストンへ動的 反対トルクを及ぼす抵抗手段と を具儂することを特徴とする、クリンダ内で往復するピ
   ストンを流体力学的に潤滑する装置。 ３１、前記抵抗手段は、遠心ブレーキからなる特許請求
   の範囲第３０項記載の装置。 ３２、前記抵抗手段は、前記ピストンの端に形成された
   流体インペラーからなる特許請求の範囲第３０項記載の
   装置。 ３３、　　ピストンを往復させかつその軸のまわりで回
   転できるようにその内部に設置して有する、少なくとも
   １つのシリンダと、時々前記シリンダの一部の中へ流入
   し、そして時々前記シリンダの中から流出する流体と、
   前記流体を取り入れかつ排出する流体口手段と、前記ピ
   ストンの上に形成されかつそのまわりに配置されｆｔ祷
   数のタービン表面と・前記パ１イダー中へ開０し・そし
   １前記　　　　　　　１゜ピストンをその軸のまわりに
   回転しかつ流体力学的潤滑のため前記流体の一部分をそ
   の外表面のまわりに連行するため、前記流体の流れを向
   けて前記タービン表面へ衝突させて平均トルクを前記ピ
   ストンへ付与するように、配置されかつ形成された、前
   記口手段の少なくとも１つの流体口と、を有する型の膨
   張可能な室装置において、間隔ｔ装置いて位置する、相
   互に連絡する開口からなる分岐口を有する口手段を含み
   、前記開口の第１のものは、前記ピストンのストローク
   の期間中、前記ピストンの一部分によね周期的にしゃ断
   されるような位置において、前記シリンダの壁中に形成
   されており、前記間隔を置いて位置する開口の第２のも
   のは、流体の前記流れを前記タービン表面へ向ける前記
   開口であり、そして前記第１開口がしゃ断されている時
   、前記流れを向けるように配置されている、 ことを特徴とする膨張可能な室装置。