JPS60206965A - 熱ガス往復動機関 - Google Patents
熱ガス往復動機関Info
- Publication number
- JPS60206965A JPS60206965A JP6351284A JP6351284A JPS60206965A JP S60206965 A JPS60206965 A JP S60206965A JP 6351284 A JP6351284 A JP 6351284A JP 6351284 A JP6351284 A JP 6351284A JP S60206965 A JPS60206965 A JP S60206965A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cylinder
- piston
- working fluid
- engine
- graphite
- 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
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
- F16J1/00—Pistons; Trunk pistons; Plungers
- F16J1/08—Constructional features providing for lubrication
-
- 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
- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
-
- 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
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- 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
- F02G2253/02—Reciprocating piston seals
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Pistons, Piston Rings, And Cylinders (AREA)
- Lubrication Of Internal Combustion Engines (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】
（発明の技術分野〕
本発明は、シリンダとピストンとの間のｒＡｆｆ！性能
の向上化を図れるようにしだ熱ガス往復動載量に関する
。
の向上化を図れるようにしだ熱ガス往復動載量に関する
。
〔発明の技１ｒＩ的背景とその問題点〕たとえば、スタ
ーリングエンジンなどの熱ガス往復動機関においては、
作動流体路に潤；ｎ油が流入すると、流体抵抗の増加に
よる出力低下や熱交換効率の低下を招く。そこで、この
ような機関では、シリンダとピストンとの間の潤滑剤と
して固定潤滑剤が用いられている。固定潤滑剤は、油脂
系１ＩＩＶＲ剤をきらう箇所や真空中などに、従来、広
く用いられており、各種プラスチック、黒鉛または二流
化モリブデン（ＭＯ８２）粉末などはその代表的なもの
である。スターリングエンジンでは、充填剤を充填した
ＰＴＦＥ、ポリイミドなどの（１１脂からなる固定潤滑
剤をピストンリングやシリンダライチに用いることが多
い。そして、この場合には、充填剤として黒鉛を用いる
ようにしている。
ーリングエンジンなどの熱ガス往復動機関においては、
作動流体路に潤；ｎ油が流入すると、流体抵抗の増加に
よる出力低下や熱交換効率の低下を招く。そこで、この
ような機関では、シリンダとピストンとの間の潤滑剤と
して固定潤滑剤が用いられている。固定潤滑剤は、油脂
系１ＩＩＶＲ剤をきらう箇所や真空中などに、従来、広
く用いられており、各種プラスチック、黒鉛または二流
化モリブデン（ＭＯ８２）粉末などはその代表的なもの
である。スターリングエンジンでは、充填剤を充填した
ＰＴＦＥ、ポリイミドなどの（１１脂からなる固定潤滑
剤をピストンリングやシリンダライチに用いることが多
い。そして、この場合には、充填剤として黒鉛を用いる
ようにしている。
ところが、上記のように黒鉛を含んだ固定潤滑剤を用い
るようにしたＩｉＡ関にあっては、次のような問題があ
った。
るようにしたＩｉＡ関にあっては、次のような問題があ
った。
すなわち、スターリングエンジンでは、作ｖＪ流体とし
て水素やヘリウム等を用いるが、これらの気体中では黒
鉛の潤滑性が低下し、固定潤滑剤としての本来の機能を
果たさないとい）問題があった。このため、上記のよう
な固定潤滑剤を用０たスターリングエンジンでは、ｇ擦
損失の増大や摩擦量の増大を招くという問題があった。
て水素やヘリウム等を用いるが、これらの気体中では黒
鉛の潤滑性が低下し、固定潤滑剤としての本来の機能を
果たさないとい）問題があった。このため、上記のよう
な固定潤滑剤を用０たスターリングエンジンでは、ｇ擦
損失の増大や摩擦量の増大を招くという問題があった。
本発明は、このような点に鑑みなされたものであり、そ
の目的とするところは、ビス］・ンどシリンダとの間の
ｉ［ｉｌｌ Ｉ’！性能の向上化を図ることによって、
摩擦損失や摩擦ｍの低減化が図れ、もって出力および熱
交換効率の向上化が図れる熱ガス往復動態量を提供する
ことにある。
の目的とするところは、ビス］・ンどシリンダとの間の
ｉ［ｉｌｌ Ｉ’！性能の向上化を図ることによって、
摩擦損失や摩擦ｍの低減化が図れ、もって出力および熱
交換効率の向上化が図れる熱ガス往復動態量を提供する
ことにある。
（発明の概要）
本発明は、シリンダとこのシリンダ内を往復動するピス
トンとの間でシール１幾能を発揮するシール部材に黒鉛
を含んだ固定側）ｎ剤を用いるとともに、上記クランク
内に充填された作動流体に水蒸気を含まけるようにした
ことを特徴としている。
トンとの間でシール１幾能を発揮するシール部材に黒鉛
を含んだ固定側）ｎ剤を用いるとともに、上記クランク
内に充填された作動流体に水蒸気を含まけるようにした
ことを特徴としている。
一般に、黒鉛は水蒸気中において、その潤滑性０ヒが向
上することが知られている。本発明によれば、作動流体
中に水蒸気を含ませておくようにしているので、黒鉛を
含むシール部材が常に水蒸気に接することになる。した
がって、クランクとビス１ヘンとの間の潤滑性能を高め
ることがτ′きる。
上することが知られている。本発明によれば、作動流体
中に水蒸気を含ませておくようにしているので、黒鉛を
含むシール部材が常に水蒸気に接することになる。した
がって、クランクとビス１ヘンとの間の潤滑性能を高め
ることがτ′きる。
そして、この場合には、シール部分に潤滑油を用いない
固定潤滑方式であるため、作動流体路に油が流入すると
いう不具合を生じることがない。このため、これに起因
して機関の出力や熱交１λ効率が低下するようなことが
ない。
固定潤滑方式であるため、作動流体路に油が流入すると
いう不具合を生じることがない。このため、これに起因
して機関の出力や熱交１λ効率が低下するようなことが
ない。
（発明の実施例）
以下、図面に基づいて本発明の一実施例について説明す
る。
る。
第１図は、本実施例に係るスターリングエンジンの概略
構成を示す図であり、図中１および２は、それぞれクラ
ンク室３の上部に縦長に突設された膨張シリンダおよび
圧縮シリンダである。これらシリンダ１．２は、たとえ
ば耐食性の良いステンレス鋼で形成されている。膨張シ
リンダ１の内部には、膨張ピストン４が往復動自在に収
容されており、また、圧縮シリンダ２の内部には、圧縮
ピストン５が往復動自在に収容されている。上記両ピス
トン４．５は、第２図に示すように図中上部を底面とす
る有底筒状体に形成されその周面に周方向に延びる３本
の溝６ａ、 ６ｂ、 ６ｃを有している。
構成を示す図であり、図中１および２は、それぞれクラ
ンク室３の上部に縦長に突設された膨張シリンダおよび
圧縮シリンダである。これらシリンダ１．２は、たとえ
ば耐食性の良いステンレス鋼で形成されている。膨張シ
リンダ１の内部には、膨張ピストン４が往復動自在に収
容されており、また、圧縮シリンダ２の内部には、圧縮
ピストン５が往復動自在に収容されている。上記両ピス
トン４．５は、第２図に示すように図中上部を底面とす
る有底筒状体に形成されその周面に周方向に延びる３本
の溝６ａ、 ６ｂ、 ６ｃを有している。
これら溝６ａ〜６Ｃには、ピストンリング７ａ、 ７ｂ
、 ７ｃがそれぞれ嵌合されている。これらビスＩ〜ン
リンク７ａ〜７Ｃは、たどえば黒鉛を充填したポリイミ
ド樹脂から形成され、クランク１，２とピストン４゜５
の間でシール機能を発揮するものである。クランク室３
の内部には、上記両ピストン４，５の往復動方向ど直交
する方向を回転軸とするクランク軸８が、軸受９．１０
に回転自在に軸支されて収容されている。前記両ピスト
ン４，５は、互いの位相着が、たとえば９０°を保って
往復動するような関係に、それぞれコネクティングロッ
ド１１．１２を介してクランクｔＩｌｌ１８に３１結さ
れている。
、 ７ｃがそれぞれ嵌合されている。これらビスＩ〜ン
リンク７ａ〜７Ｃは、たどえば黒鉛を充填したポリイミ
ド樹脂から形成され、クランク１，２とピストン４゜５
の間でシール機能を発揮するものである。クランク室３
の内部には、上記両ピストン４，５の往復動方向ど直交
する方向を回転軸とするクランク軸８が、軸受９．１０
に回転自在に軸支されて収容されている。前記両ピスト
ン４，５は、互いの位相着が、たとえば９０°を保って
往復動するような関係に、それぞれコネクティングロッ
ド１１．１２を介してクランクｔＩｌｌ１８に３１結さ
れている。
膨張シリンダ１の内部と圧縮クランク２の内部とは、作
動流体路１３を介して接続されている。この作動流体路
１３には、膨張クランク１側から圧縮シリンダ２側に向
かって、加熱器１４、再生器１５、冷ｆＪＩ器１６がこ
の順に直列に接続されている。
動流体路１３を介して接続されている。この作動流体路
１３には、膨張クランク１側から圧縮シリンダ２側に向
かって、加熱器１４、再生器１５、冷ｆＪＩ器１６がこ
の順に直列に接続されている。
作動流体路１３および各クランク１．２の内部には、１
」ｅ １．１−１２ 、 Ｎ２などの不凝縮性気体に水
蒸気を含んだ作動流体Ｐが充填されている。
」ｅ １．１−１２ 、 Ｎ２などの不凝縮性気体に水
蒸気を含んだ作動流体Ｐが充填されている。
上記のように構成された本実施例に係るスターリングエ
ンジンは、次のように動作する。
ンジンは、次のように動作する。
すなわち、いま圧縮ピストン５が上死点にあり、膨張ビ
スＩ・ン４が下降過程にあると、作動流体Ｐは作動流体
路１３を圧縮シリンダ２から膨張シリンダ１へ図中実線
矢印の向きに移動する。作！ｌＪ流体Ｐはこの移動の過
程で加熱器１４によって加熱される。このように作動流
体Ｐが加熱されると、作動流体Ｐが膨張し、このガス圧
によって膨張ピストン４を図中下方に移動させる。この
時、圧縮ピストン５は、下降を始め、作動流体Ｐは、作
動流体路１３を膨張シリンダ１から圧縮シリンダ２へ図
中点線矢印の向きに移動する。この移動の過程で、作動
流体Ｐは再生器１５内部の蓄熱剤に熱を与え、かつ冷却
器１６で冷却される。このように作動流体Ｐが冷却され
ると、作動流体Ｐは収縮し、圧縮ピストン５を上昇させ
る。この圧縮行程によって作動流体Ｐさらに圧縮される
。この時、膨張ピストン４は下降資始めるので、作動流
体が再び膨張シリンダ１側に流れ、再生Ｎ１５に蓄熱さ
れた熱を奪って１サイクルが終了する。
スＩ・ン４が下降過程にあると、作動流体Ｐは作動流体
路１３を圧縮シリンダ２から膨張シリンダ１へ図中実線
矢印の向きに移動する。作！ｌＪ流体Ｐはこの移動の過
程で加熱器１４によって加熱される。このように作動流
体Ｐが加熱されると、作動流体Ｐが膨張し、このガス圧
によって膨張ピストン４を図中下方に移動させる。この
時、圧縮ピストン５は、下降を始め、作動流体Ｐは、作
動流体路１３を膨張シリンダ１から圧縮シリンダ２へ図
中点線矢印の向きに移動する。この移動の過程で、作動
流体Ｐは再生器１５内部の蓄熱剤に熱を与え、かつ冷却
器１６で冷却される。このように作動流体Ｐが冷却され
ると、作動流体Ｐは収縮し、圧縮ピストン５を上昇させ
る。この圧縮行程によって作動流体Ｐさらに圧縮される
。この時、膨張ピストン４は下降資始めるので、作動流
体が再び膨張シリンダ１側に流れ、再生Ｎ１５に蓄熱さ
れた熱を奪って１サイクルが終了する。
そして、この場合には、作動流体Ｐに水蒸気を含んでい
るので、黒鉛を充填したピストンリング７８〜ＩＣと各
シリンダ１，２との間の潤滑性が（叡めで良好である。
るので、黒鉛を充填したピストンリング７８〜ＩＣと各
シリンダ１，２との間の潤滑性が（叡めで良好である。
したがって、高出力の機関を提供できる。
なお、本発明は、たとえばクランク軸８と軸受９．１０
との間を水潤滑するように覆れば、クランク室３から作
動空間へ油が流入覆るという従来の問題を全く解決する
ことができる。しかも、この場合、クランク室３内部の
水を作動空間内に飛散させるようにすれば、この水を上
述した水蒸気として用いることもでき、１間の簡略化を
図ることができる。
との間を水潤滑するように覆れば、クランク室３から作
動空間へ油が流入覆るという従来の問題を全く解決する
ことができる。しかも、この場合、クランク室３内部の
水を作動空間内に飛散させるようにすれば、この水を上
述した水蒸気として用いることもでき、１間の簡略化を
図ることができる。
また、本発明は、シリンダ内壁を黒鉛でコーティングづ
るとともに、ビストシリンダを通常の樹脂で形成するよ
うにしてもよい。また、黒鉛を樹脂に充填して用いる場
合には、ＰＴＦＥなと他の樹脂を用いるようにしてもよ
い。
るとともに、ビストシリンダを通常の樹脂で形成するよ
うにしてもよい。また、黒鉛を樹脂に充填して用いる場
合には、ＰＴＦＥなと他の樹脂を用いるようにしてもよ
い。
なお、本発明は、特にスターリンクエンジンに限らず、
他の熱ガス往復動１幾関にも適用可能である。
他の熱ガス往復動１幾関にも適用可能である。
第１図は本発明の一実施例に係るスターリングエンジン
の概略構成を示す図、第２図は同スターリングエンジン
のピストンを示す縦断面図である。 １・・・膨張シリンダ、２・・・圧縮シリンダ、３・・
・クランク室、４・・・膨張ピストン、５・・・圧縮ピ
ストン、６ａ〜６Ｃ・・・溝、７ａ〜７Ｃ・・・ピスト
ンリング、８・・・クランク軸、９．１０・・・軸受、
１１．１２・・・コネクティングロッド、１３・・・作
動流体路、１４・・・加熱器、１５・・・再生器、１６
・・・冷却器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２ ｔ５！Ｊ ＋１（＋２）
の概略構成を示す図、第２図は同スターリングエンジン
のピストンを示す縦断面図である。 １・・・膨張シリンダ、２・・・圧縮シリンダ、３・・
・クランク室、４・・・膨張ピストン、５・・・圧縮ピ
ストン、６ａ〜６Ｃ・・・溝、７ａ〜７Ｃ・・・ピスト
ンリング、８・・・クランク軸、９．１０・・・軸受、
１１．１２・・・コネクティングロッド、１３・・・作
動流体路、１４・・・加熱器、１５・・・再生器、１６
・・・冷却器。 出願人代理人 弁理士 鈴江武彦 第１図 第２ ｔ５！Ｊ ＋１（＋２）
Claims (1)
- シリンダとこのシリンダ内を往復動するピストンとの間
でシール機能を発揮するシール部材に黒鉛を含Ｉυだ固
定潤滑剤を用いるとともに、上記シリンダ内に充填され
た作動流体に水蒸気を含ませるようにしたことを特徴と
する熱ガス往復動機関。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6351284A JPS60206965A (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | 熱ガス往復動機関 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6351284A JPS60206965A (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | 熱ガス往復動機関 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60206965A true JPS60206965A (ja) | 1985-10-18 |
Family
ID=13231344
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6351284A Pending JPS60206965A (ja) | 1984-03-31 | 1984-03-31 | 熱ガス往復動機関 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60206965A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103362685A (zh) * | 2012-06-13 | 2013-10-23 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 往复通道相循环发动机 |
| CN103470396A (zh) * | 2012-06-16 | 2013-12-25 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 共轭往复通道相循环发动机 |
| CN104018951A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-09-03 | 国建中 | 一种双作用斯特林发动机活塞双向密封与润滑装置 |
-
1984
- 1984-03-31 JP JP6351284A patent/JPS60206965A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103362685A (zh) * | 2012-06-13 | 2013-10-23 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 往复通道相循环发动机 |
| CN103470396A (zh) * | 2012-06-16 | 2013-12-25 | 摩尔动力(北京)技术股份有限公司 | 共轭往复通道相循环发动机 |
| CN104018951A (zh) * | 2014-03-24 | 2014-09-03 | 国建中 | 一种双作用斯特林发动机活塞双向密封与润滑装置 |
| CN104018951B (zh) * | 2014-03-24 | 2016-03-16 | 国建中 | 一种双作用斯特林发动机活塞双向密封与润滑装置 |
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