JPS5985455A - スタ−リングエンジン用ピストン - Google Patents
スタ−リングエンジン用ピストンInfo
- Publication number
- JPS5985455A JPS5985455A JP19483682A JP19483682A JPS5985455A JP S5985455 A JPS5985455 A JP S5985455A JP 19483682 A JP19483682 A JP 19483682A JP 19483682 A JP19483682 A JP 19483682A JP S5985455 A JPS5985455 A JP S5985455A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- piston
- seal
- land
- seal land
- compression chamber
- 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.)
- Pending
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G1/00—Hot gas positive-displacement engine plants
- F02G1/04—Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
- F02G1/043—Hot 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
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2253/00—Seals
- F02G2253/03—Stem seals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressor (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は、スターリングエンジンのピストンに関し、
特にその構造に関するものである。
特にその構造に関するものである。
一般にスターリングエンジンは熱効率が高い、運転騒音
が低い、排気が清浄であるといった特長をもっていると
され各方面で研究開発が進められており、自動車用、空
調機用の原動機として実用化段階に近づいているといわ
れている。
が低い、排気が清浄であるといった特長をもっていると
され各方面で研究開発が進められており、自動車用、空
調機用の原動機として実用化段階に近づいているといわ
れている。
第１図は１つのシリンダー内に動力を取り出す動力ビス
トンとシリンダー内の作業気体、例えばヘリウムなどを
加熱、冷却するために作業気体を移送するための送気ピ
ストンを有した従来のピストンディスプレーサ型のスタ
ーリングエンジンの一部縦断面図である。
トンとシリンダー内の作業気体、例えばヘリウムなどを
加熱、冷却するために作業気体を移送するための送気ピ
ストンを有した従来のピストンディスプレーサ型のスタ
ーリングエンジンの一部縦断面図である。
第１図において、（１）はシリンダー、（２）は中空形
状の送気ピストン、（３）は送気ピストン（２）に固定
され送気ピストン用ピストンシールが装着されるピスト
ンシールランド、（８ａ）は（３）に装着されたシール
リング、（４）は動力ビストン、（４ａ）は動力ビスト
ンに装着されたシールリング、（５）は送気ピストン（
２）のピストンシールランド（３）に固定され、図示さ
れていないエンジンのクランク機構とを連接し、送気ピ
ストン（２）の往復動を可能ならしめる送気ピストンロ
ッド、（６）は動力ビストン（４）に連接され、図示さ
れていないエンジンのクランク機構とを連接し、動力ビ
ストン（４）の往復動を可能ならしめる動力ビストンロ
ッド、（７）は高温の燃焼ガスから受熱してシリンダー
の膨張室内の作業気体を加熱するためのヒーター管、（
８）は作業気体の加熱量及び冷却量を節減させるために
金網等が積層された構造の再生器、（９）は作・業気体
を冷却するためのクーラー管、θＯはクーラー管（９）
で冷却された作業気体をシリンダーの圧縮室に導く導管
である。Ｑｌ）はクーラー管（９）を冷却するために設
けられた冷却水流入部で（ｈａ）は冷却水の入口部、（
ｕｂ）は冷却水の出口部である。０功は送気ピストンロ
ッド（５）と動力ビストンロッド（６）のすき間をシー
ルする為に動力ビストン（４）に装着されたロッドシー
ルである。
状の送気ピストン、（３）は送気ピストン（２）に固定
され送気ピストン用ピストンシールが装着されるピスト
ンシールランド、（８ａ）は（３）に装着されたシール
リング、（４）は動力ビストン、（４ａ）は動力ビスト
ンに装着されたシールリング、（５）は送気ピストン（
２）のピストンシールランド（３）に固定され、図示さ
れていないエンジンのクランク機構とを連接し、送気ピ
ストン（２）の往復動を可能ならしめる送気ピストンロ
ッド、（６）は動力ビストン（４）に連接され、図示さ
れていないエンジンのクランク機構とを連接し、動力ビ
ストン（４）の往復動を可能ならしめる動力ビストンロ
ッド、（７）は高温の燃焼ガスから受熱してシリンダー
の膨張室内の作業気体を加熱するためのヒーター管、（
８）は作業気体の加熱量及び冷却量を節減させるために
金網等が積層された構造の再生器、（９）は作・業気体
を冷却するためのクーラー管、θＯはクーラー管（９）
で冷却された作業気体をシリンダーの圧縮室に導く導管
である。Ｑｌ）はクーラー管（９）を冷却するために設
けられた冷却水流入部で（ｈａ）は冷却水の入口部、（
ｕｂ）は冷却水の出口部である。０功は送気ピストンロ
ッド（５）と動力ビストンロッド（６）のすき間をシー
ルする為に動力ビストン（４）に装着されたロッドシー
ルである。
０３はシリンダー（１）の頭部に設けられたつば状の燃
焼ガスガイドで、これより上方は高温の燃焼ガスにさら
される一方、これより下部は、図示していないが、送気
ピストン（２）のピストンシールランド（３）に装着さ
れたピストンシール（３ａ）を冷却する為に冷却水又は
強制空冷によって冷却されている。
焼ガスガイドで、これより上方は高温の燃焼ガスにさら
される一方、これより下部は、図示していないが、送気
ピストン（２）のピストンシールランド（３）に装着さ
れたピストンシール（３ａ）を冷却する為に冷却水又は
強制空冷によって冷却されている。
この様に構成されたスターリングエンジンは、燃焼ガス
等によって、ヒーター管（７）を加熱し、水等によって
クーラー管（９）を冷却することによって、動力ビスト
ン（４）、動力ビストンロッド（６）、図示されていな
いクランク機構を介して、機械出力を発生することは周
知の事実である。このスターリングエンジンを動作させ
る際に、シリンダー（１）内に油分が浸入すると、ヒー
ター管（７）及びクーラー管（９）における熱交換性能
が低下し、エンジンの性能に重大な悪影響をもたらす。
等によって、ヒーター管（７）を加熱し、水等によって
クーラー管（９）を冷却することによって、動力ビスト
ン（４）、動力ビストンロッド（６）、図示されていな
いクランク機構を介して、機械出力を発生することは周
知の事実である。このスターリングエンジンを動作させ
る際に、シリンダー（１）内に油分が浸入すると、ヒー
ター管（７）及びクーラー管（９）における熱交換性能
が低下し、エンジンの性能に重大な悪影響をもたらす。
このため、送気ピストン（２）及び動力ビストン（４）
に装着されたシールリング（８ａ） 、 （４ａ）は
自己潤滑性材料であるテフロン、ルーロン、ポリイミド
樹脂等で作られ、無潤滑のピストンシールを行なってい
る。ところがこれりの自己潤滑性材料は一般に２００°
Ｃ以下の温度では使用可能であるが、２００°Ｃ以上に
なると、全く使用不能となる。したがって、送気ピスト
ン（２）の上部空間即ちシリンダー（１）の膨張室内温
度が約７００°Ｃ２下部空間即ちシリンダー（１）の圧
縮室内温度が約１００’Ｃ近くになるスターリングエン
ジンのピストンシールを２００°Ｃ以下に保つために、
送気ピストン（２）の頭部を長くし、さらにそれぞれの
ピストンシール（８ａ） 、 （４ａ）の往復動摺動
範囲のシリンダ壁を強制的に冷却していた。
に装着されたシールリング（８ａ） 、 （４ａ）は
自己潤滑性材料であるテフロン、ルーロン、ポリイミド
樹脂等で作られ、無潤滑のピストンシールを行なってい
る。ところがこれりの自己潤滑性材料は一般に２００°
Ｃ以下の温度では使用可能であるが、２００°Ｃ以上に
なると、全く使用不能となる。したがって、送気ピスト
ン（２）の上部空間即ちシリンダー（１）の膨張室内温
度が約７００°Ｃ２下部空間即ちシリンダー（１）の圧
縮室内温度が約１００’Ｃ近くになるスターリングエン
ジンのピストンシールを２００°Ｃ以下に保つために、
送気ピストン（２）の頭部を長くし、さらにそれぞれの
ピストンシール（８ａ） 、 （４ａ）の往復動摺動
範囲のシリンダ壁を強制的に冷却していた。
従来のスターリングエンジン用ピストンは以上のように
構成されているので、エンジンの冷却熱量が多く、また
、送気ピストン（２）が重くなり往復慣性質量が大きい
ので、エンジンの熱効率が悪く、さらに振動が大きいと
いう欠点があった。
構成されているので、エンジンの冷却熱量が多く、また
、送気ピストン（２）が重くなり往復慣性質量が大きい
ので、エンジンの熱効率が悪く、さらに振動が大きいと
いう欠点があった。
この発明は上記のような従来のものの欠点を除去するた
めになされたもので、往復動作する送気ピストン又は膨
張ピストンのピストンシールランドの下部面をおう部形
状とし、上記ピストンシールランドの往復動作時に上記
おう部にはめ込まれるように頭部が突部形状を有した動
力ビストン又はロッドシールハウジングを備えたピスト
ンの構成にすることにより、熱効率が高くて、振動の少
ないスターリングエンジンを提供することを目的として
いる。
めになされたもので、往復動作する送気ピストン又は膨
張ピストンのピストンシールランドの下部面をおう部形
状とし、上記ピストンシールランドの往復動作時に上記
おう部にはめ込まれるように頭部が突部形状を有した動
力ビストン又はロッドシールハウジングを備えたピスト
ンの構成にすることにより、熱効率が高くて、振動の少
ないスターリングエンジンを提供することを目的として
いる。
この発明の一実施例を第２図に示す。この実施例はピス
トンディスプレーサ型のスターリングエンジンの例を示
している。図において、（８つはピストンシールランド
で圧縮室に面した端面部をおう部形状としている。（４
つはピストンシールランド（３つの端面部のおう部形状
にはめ込まれる突部形状を有する勤カビストンである。
トンディスプレーサ型のスターリングエンジンの例を示
している。図において、（８つはピストンシールランド
で圧縮室に面した端面部をおう部形状としている。（４
つはピストンシールランド（３つの端面部のおう部形状
にはめ込まれる突部形状を有する勤カビストンである。
このような構成のスターリングエンジンでは、ピストン
シールランド（３りが、約１００’Ｃの作業流体で満た
されている圧縮室に接する面積が大きくなるため、ピス
トンシールランド（３０は温度が下がりやすくなり、ピ
ストンシール（３ａ）の装着されている付近を２００°
Ｃ以下にするのに効果がある。
シールランド（３りが、約１００’Ｃの作業流体で満た
されている圧縮室に接する面積が大きくなるため、ピス
トンシールランド（３０は温度が下がりやすくなり、ピ
ストンシール（３ａ）の装着されている付近を２００°
Ｃ以下にするのに効果がある。
さらにピストンを作動した時、送気ピストン（２）及び
動力ビストン（４）は、第３図に示すように所定の位相
差をもって往復動作を行なうのであるが、途中、送気ピ
ストン（２）と動力ビストン（４）の両ピストンがほぼ
接して動作する区間Ａがあり、この区間では送気ピスト
ン（２）は圧縮室内の作業気体を膨張室へ移動させる。
動力ビストン（４）は、第３図に示すように所定の位相
差をもって往復動作を行なうのであるが、途中、送気ピ
ストン（２）と動力ビストン（４）の両ピストンがほぼ
接して動作する区間Ａがあり、この区間では送気ピスト
ン（２）は圧縮室内の作業気体を膨張室へ移動させる。
この時、送気ピストン（２）のピストンシールランド（
８つは圧縮室内の作業気体の流動により、強制対流が生
じるため、ピストンシールランド（８つは強制冷却され
ることになる。
８つは圧縮室内の作業気体の流動により、強制対流が生
じるため、ピストンシールランド（８つは強制冷却され
ることになる。
またピストンシールランド（８つを上記の様な１成にす
ると、送気ピストン（２）の頭部をある程度短かくでき
るので、送気ピストン（２）の往復慣性質量が小さくな
り、往復動に伴う振動が小さくなるという効果がある。
ると、送気ピストン（２）の頭部をある程度短かくでき
るので、送気ピストン（２）の往復慣性質量が小さくな
り、往復動に伴う振動が小さくなるという効果がある。
また第４図は、ピストンシールランド（３つのおう部形
状を下面から見た図であり、翰はピストンシールランド
（８つのおう部に放射状に形成した例えば７字形の溝で
、上記実施例に加えてさらにピストンシールランド（３
つのおう部と圧縮室との伝熱面積が増加し、ピストンシ
ールランド（３つの温度をより下げる効果がある。
状を下面から見た図であり、翰はピストンシールランド
（８つのおう部に放射状に形成した例えば７字形の溝で
、上記実施例に加えてさらにピストンシールランド（３
つのおう部と圧縮室との伝熱面積が増加し、ピストンシ
ールランド（３つの温度をより下げる効果がある。
さらに他の実施例として、この発明を第５図に示す２シ
リンダー、２ピストン形式の通称α形と呼ハしているス
ターリングエンジンのピストンに適用することもできる
。このスターリングエンジンは、膨張室を形成する膨張
シリンダー（ハ）と、圧縮室を形成する圧縮シリンダー
〇〇とで構成され、膨張シリンダー−内の頭部の温度は
約７００°Ｃ１圧縮シリンダー（２１）内の温度は約１
００°Ｃになる。また０句は膨張ピストン、０Ｑは下部
端面をおう部形状とした膨張ピストン（１０のピストン
シールランド、０ηは膨張ピストン０υのシールリング
、α８）は膨張ピストンシールランドａ力のおう部形状
にはめ込むことが可能な突部形状を有するロッドシール
ハウジングで、（１１はロッドシールハウジング（１８
）のシールリングを示す。さらに、（イ）は膨張ピスト
ンロッドで、一端は膨張ピストンのシールランド００に
固定され、他端はエンジンのクランク機構に連接されて
おり、膨張ピストンの往復動を可能にしている。（イ）
は圧縮ピストン、（イ）は圧縮ピストン（ホ）のシール
リング、（財）は圧縮ピストンロッドで、一端は圧縮ピ
ストン（イ）に固定さ、れ、他端はエンジンのクランク
機構に連接されており、圧縮ピストン（ホ）の往復動を
可能にしている。（ハ）はロッドシールハウジングで（
イ）はロッドシールハウジング（ハ）のシールリングを
示す。
リンダー、２ピストン形式の通称α形と呼ハしているス
ターリングエンジンのピストンに適用することもできる
。このスターリングエンジンは、膨張室を形成する膨張
シリンダー（ハ）と、圧縮室を形成する圧縮シリンダー
〇〇とで構成され、膨張シリンダー−内の頭部の温度は
約７００°Ｃ１圧縮シリンダー（２１）内の温度は約１
００°Ｃになる。また０句は膨張ピストン、０Ｑは下部
端面をおう部形状とした膨張ピストン（１０のピストン
シールランド、０ηは膨張ピストン０υのシールリング
、α８）は膨張ピストンシールランドａ力のおう部形状
にはめ込むことが可能な突部形状を有するロッドシール
ハウジングで、（１１はロッドシールハウジング（１８
）のシールリングを示す。さらに、（イ）は膨張ピスト
ンロッドで、一端は膨張ピストンのシールランド００に
固定され、他端はエンジンのクランク機構に連接されて
おり、膨張ピストンの往復動を可能にしている。（イ）
は圧縮ピストン、（イ）は圧縮ピストン（ホ）のシール
リング、（財）は圧縮ピストンロッドで、一端は圧縮ピ
ストン（イ）に固定さ、れ、他端はエンジンのクランク
機構に連接されており、圧縮ピストン（ホ）の往復動を
可能にしている。（ハ）はロッドシールハウジングで（
イ）はロッドシールハウジング（ハ）のシールリングを
示す。
（イ）は膨張ピストン０υの下面側の低温空間と、圧縮
ピストン（イ）の下面側の低温空間を連結する管であり
、これらの低温空間はバッファ室と呼ばれ、エンジンの
出力に影響を与えないように、膨張ピストン０■及び圧
縮ピストン（イ）の押しのけ量に比べて十分に大きな空
間で構成されている。この実施例の場合においても、膨
張シリンダ壁を外部より強制的に冷却するのに加えて、
膨張ピストン００のピストンシールランド助の下降時に
、ピストンシールランド０７）は低温の作業気体によっ
て冷却されるため、第１の実施例と同様の効果が期待で
きる。
ピストン（イ）の下面側の低温空間を連結する管であり
、これらの低温空間はバッファ室と呼ばれ、エンジンの
出力に影響を与えないように、膨張ピストン０■及び圧
縮ピストン（イ）の押しのけ量に比べて十分に大きな空
間で構成されている。この実施例の場合においても、膨
張シリンダ壁を外部より強制的に冷却するのに加えて、
膨張ピストン００のピストンシールランド助の下降時に
、ピストンシールランド０７）は低温の作業気体によっ
て冷却されるため、第１の実施例と同様の効果が期待で
きる。
以上のように、この発明によれば、スターリングエンジ
ンのピストンを、往復動作する送気ピストン又は膨張ピ
ストンのピストンシールランドの下部面をおり部形状と
し、上記ピストンシールランドの往復動作時に上記おう
部にはめ込まれるように頭部が突部形状を有した動力ビ
ストン又はロッドシールハウジングを備える構成にした
ので、熱効率が高くて、振動の少ないスターリングエン
ジンが得られる効果がある。
ンのピストンを、往復動作する送気ピストン又は膨張ピ
ストンのピストンシールランドの下部面をおり部形状と
し、上記ピストンシールランドの往復動作時に上記おう
部にはめ込まれるように頭部が突部形状を有した動力ビ
ストン又はロッドシールハウジングを備える構成にした
ので、熱効率が高くて、振動の少ないスターリングエン
ジンが得られる効果がある。
第１図は、従来のピストンディスプレーサ形スクーリン
グエンジンのピストン部を示す縦断面図、第２図はこの
発明の一実施例のピストンを示す縦断面図、第８図は送
気ピストン及び動力ビストンのクランク角に対する変位
を示す図、第４図はこの発明の他の実施例を示すもので
、ピストンシールランドのおう部形状を示す横断面図、
第５図はこの発明のさらに他の実施例を示す２シリンダ
、２ピストン形式のスターリングエンジンのピストン部
の縦断面図である。 図において、（２）は送気ピストン、（３）及び（３つ
はピストンシールランド、（４）及び（４つは動力ビス
トン、０均は膨張ピストン、ＱＧは膨張ピストンのピス
トンシールランド、０印はロッドシールハウジングを示
す。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第３図 第５図
グエンジンのピストン部を示す縦断面図、第２図はこの
発明の一実施例のピストンを示す縦断面図、第８図は送
気ピストン及び動力ビストンのクランク角に対する変位
を示す図、第４図はこの発明の他の実施例を示すもので
、ピストンシールランドのおう部形状を示す横断面図、
第５図はこの発明のさらに他の実施例を示す２シリンダ
、２ピストン形式のスターリングエンジンのピストン部
の縦断面図である。 図において、（２）は送気ピストン、（３）及び（３つ
はピストンシールランド、（４）及び（４つは動力ビス
トン、０均は膨張ピストン、ＱＧは膨張ピストンのピス
トンシールランド、０印はロッドシールハウジングを示
す。 なお、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 葛 野 信 − 第１図 第２図 第３図 第５図
Claims (2)
- （１）一方が高温の膨張室、他方が低温の圧縮室又はバ
ッファ室に面し、往復動作する送気ピストン又は膨張ピ
ストンのピストンシールランドの下部面をおう部形状と
し、上記ピストンシールランドの往復動作時に上記おう
部にはめ込まれるように頭部が突部形状を有した動力ビ
ストン又はロッドシールハウジングを備えたことを特徴
とするスターリングエンジン用ピストン。 - （２） ピストンシールランドのおう部に放射状の溝
を設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
スターリングエンジン用ピストン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19483682A JPS5985455A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | スタ−リングエンジン用ピストン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19483682A JPS5985455A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | スタ−リングエンジン用ピストン |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5985455A true JPS5985455A (ja) | 1984-05-17 |
Family
ID=16331069
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19483682A Pending JPS5985455A (ja) | 1982-11-04 | 1982-11-04 | スタ−リングエンジン用ピストン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5985455A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014020296A (ja) * | 2012-07-19 | 2014-02-03 | Honda Motor Co Ltd | スターリングエンジン |
-
1982
- 1982-11-04 JP JP19483682A patent/JPS5985455A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014020296A (ja) * | 2012-07-19 | 2014-02-03 | Honda Motor Co Ltd | スターリングエンジン |
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