JPS61108849A - 往復動ピストンを有する機関 - Google Patents
往復動ピストンを有する機関Info
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- JPS61108849A JPS61108849A JP60239634A JP23963485A JPS61108849A JP S61108849 A JPS61108849 A JP S61108849A JP 60239634 A JP60239634 A JP 60239634A JP 23963485 A JP23963485 A JP 23963485A JP S61108849 A JPS61108849 A JP S61108849A
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- F02G1/053—Component parts or details
- F02G1/0535—Seals or sealing arrangements
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- 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
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/06—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction using separate springs or elastic elements expanding the rings; Springs therefor ; Expansion by wedging
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- 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
- F16J9/00—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction
- F16J9/28—Piston-rings, e.g. non-metallic piston-rings, seats therefor; Ring sealings of similar construction of non-metals
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- 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
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- 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
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/20—Plural piston swash plates
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- 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
- F02G2270/00—Constructional features
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- F05C—INDEXING SCHEME RELATING TO MATERIALS, MATERIAL PROPERTIES OR MATERIAL CHARACTERISTICS FOR MACHINES, ENGINES OR PUMPS OTHER THAN NON-POSITIVE-DISPLACEMENT MACHINES OR ENGINES
- F05C2225/00—Synthetic polymers, e.g. plastics; Rubber
- F05C2225/04—PTFE [PolyTetraFluorEthylene]
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
- Y10S277/902—Seal for sterling engine
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S277/00—Seal for a joint or juncture
- Y10S277/931—Seal including temperature responsive feature
- Y10S277/932—Bi-metallic
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (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】
本発明は、シリンダ内で往復移動するピストンを有する
機関、特にピストンとシリンダ壁との間に配置するピス
トンリング装置機関するものである０本発明は、特にス
ターリング機関に有益である。
機関、特にピストンとシリンダ壁との間に配置するピス
トンリング装置機関するものである０本発明は、特にス
ターリング機関に有益である。
往復移動するピストンと、このピストンが移動するシリ
ンダの壁との間を封鎖するピストンリングを使用するこ
とは知られている。この場合、ピストンリングは、封鎖
作用を確実に行うとともに、ピストンが往復移動すると
きにピストンリングのシリンダ壁に対する作用から生ず
る摩擦損失によって機関の作動効率を大幅に損なうこと
がないようにすることが重要である。
ンダの壁との間を封鎖するピストンリングを使用するこ
とは知られている。この場合、ピストンリングは、封鎖
作用を確実に行うとともに、ピストンが往復移動すると
きにピストンリングのシリンダ壁に対する作用から生ず
る摩擦損失によって機関の作動効率を大幅に損なうこと
がないようにすることが重要である。
スターリング機関においては、潤滑剤なしで作動するこ
とができる材料で形成したピストンリングを使用するこ
とが知られており、例えばＴＦＨフッ化炭化炭化合物例
えばルロン（Ｒｕｌｏｎ）により形° 成する。しかし
、これら材料は、摩擦係数が高く、従って潤滑しないピ
ストンリングでも封鎖効率に寄与するが、シリンダ内で
ピストンが往復動するとき大きな機械損失を生ずる。
とができる材料で形成したピストンリングを使用するこ
とが知られており、例えばＴＦＨフッ化炭化炭化合物例
えばルロン（Ｒｕｌｏｎ）により形° 成する。しかし
、これら材料は、摩擦係数が高く、従って潤滑しないピ
ストンリングでも封鎖効率に寄与するが、シリンダ内で
ピストンが往復動するとき大きな機械損失を生ずる。
既知の技術のピストンリングは、閉じた形状ではなく、
半径方向に溝孔または切欠を形成して開いた円をなすも
のであった。この溝孔は若干の洩れを生じ、ピストンリ
ングの封鎖作用を幾分損ねるものであった。
半径方向に溝孔または切欠を形成して開いた円をなすも
のであった。この溝孔は若干の洩れを生じ、ピストンリ
ングの封鎖作用を幾分損ねるものであった。
ピストンリングの封鎖効率を改善する試みには、溝孔を
なくす、従って閉じた形状のピストンリングを使用する
ことが含まれていた。しかし、これらの試みは成功しな
かった。即ち閉じた形状のピストンリングは温度の影響
を受けて膨縮し、機関の停止の際にシリンダ壁に対する
接触が失われるためである。従って機関の始動時には封
ｉｊ’ｊがきかないものであった。更に、始動時の封鎖
を確実にする試みは作動時に摩擦１員失を常に生ずる結
果となっていた。
なくす、従って閉じた形状のピストンリングを使用する
ことが含まれていた。しかし、これらの試みは成功しな
かった。即ち閉じた形状のピストンリングは温度の影響
を受けて膨縮し、機関の停止の際にシリンダ壁に対する
接触が失われるためである。従って機関の始動時には封
ｉｊ’ｊがきかないものであった。更に、始動時の封鎖
を確実にする試みは作動時に摩擦１員失を常に生ずる結
果となっていた。
従って、本発明の目的は、特にスターリング機関のため
のピストンリング装置を改良し、溝孔のない閉じたリン
グを使用しても作動にあたり確実な封鎖を行うとともに
、稼動中に摩擦損失を増大することに始動中の封鎖効率
の…失を防止することができる機関を得るにある。
のピストンリング装置を改良し、溝孔のない閉じたリン
グを使用しても作動にあたり確実な封鎖を行うとともに
、稼動中に摩擦損失を増大することに始動中の封鎖効率
の…失を防止することができる機関を得るにある。
本発明によれば、稼動中の摩擦損失を大幅に減少するの
に寄与し、有利な構造と、閉したピストンリングの断面
形状およびピストンリングを配置するピストンリング溝
の断面形状の構成によりこのことを達成する。リングお
よび溝の設計は、稼動中リングの外側および内側のそれ
ぞれの軸線方向に延びる面に対する平均圧力がほぼ等し
く、従ってリングの半径方向外方に作用する力およびこ
の力による７擦が最小になるようにする０機関か冷えて
いる始動時、半径方向外方に指向する力がリングに作用
してリングをシリンダ壁に押し付け、封鎖を確実にする
ことが望ましい０機関が暖ってくるとこの力が減少し、
ｒＲ擦損失を生じることが望ましい、このような作動状
態を得るためには、ピストンリングに作用する温度応答
素子をピストンリング溝に配置する０機関を始動すると
き、バイメタル環状体としての温度応答素子がピストン
リングの周囲に半径方向外方に指向する力を加える作用
を行う。
に寄与し、有利な構造と、閉したピストンリングの断面
形状およびピストンリングを配置するピストンリング溝
の断面形状の構成によりこのことを達成する。リングお
よび溝の設計は、稼動中リングの外側および内側のそれ
ぞれの軸線方向に延びる面に対する平均圧力がほぼ等し
く、従ってリングの半径方向外方に作用する力およびこ
の力による７擦が最小になるようにする０機関か冷えて
いる始動時、半径方向外方に指向する力がリングに作用
してリングをシリンダ壁に押し付け、封鎖を確実にする
ことが望ましい０機関が暖ってくるとこの力が減少し、
ｒＲ擦損失を生じることが望ましい、このような作動状
態を得るためには、ピストンリングに作用する温度応答
素子をピストンリング溝に配置する０機関を始動すると
き、バイメタル環状体としての温度応答素子がピストン
リングの周囲に半径方向外方に指向する力を加える作用
を行う。
これにより、ピストンリングの半径方向外方に指向する
外側の一様な面をシリンダ壁に一様に面接触させる。こ
の状態は機関が暖まるまで続く。
外側の一様な面をシリンダ壁に一様に面接触させる。こ
の状態は機関が暖まるまで続く。
所定温度に達すると、バイメタル素子が周方向に収縮し
、ピストンリングに作用する半径方向に指向する力を軽
減する。
、ピストンリングに作用する半径方向に指向する力を軽
減する。
ピストンリングとピストンリング溝との間にシールを設
け、ピストンリングとピストン自体との間の洩れを阻止
し、ピストンの両側面間のいかなる物質の転移をもυト
除する。
け、ピストンリングとピストン自体との間の洩れを阻止
し、ピストンの両側面間のいかなる物質の転移をもυト
除する。
ピストンの軸線方向に互いに背反する面に作用する圧力
条件をピストンリングに伝達しやすくするため、ピスト
ンリングの選択した位置に１個またはそれ以上の半径方
向に延ひる溝を設ける。
条件をピストンリングに伝達しやすくするため、ピスト
ンリングの選択した位置に１個またはそれ以上の半径方
向に延ひる溝を設ける。
改良したピストンリング装置の好適な実施例においては
、軸線方向に延びる脚と半径方向に延ひる脚とよりなる
断面がＬ字状をなす環状のピストンリングにより構成す
る。ピストンリング溝も同様のＬ字状断面にする。更に
温度応答素子はバイメタルリングとし、ピストンリング
溝内に配置し、ピストンリングの半径方向に延びる脚に
作用するようにする。ピストンリングまたはピストンリ
ング溝の軸線方向に指向する面に形成した半径方向に延
びる溝によりピストンリングの両側からピストンリング
溝内に圧力が進入してピストンリングの封鎖面に作用す
る圧力のつり合いがとれる。このように伝達される両側
の２個の圧力間の洩れを阻止するため、ピストンリング
溝とピストンリングとの間に環状のシールを設ける。こ
のシールは、ピストンリング溝に開口するこのシール用
の溝に配置する。好適な実施例においては、このシール
をピストンリングの半径方向に延びる脚に封鎖接触させ
る。
、軸線方向に延びる脚と半径方向に延ひる脚とよりなる
断面がＬ字状をなす環状のピストンリングにより構成す
る。ピストンリング溝も同様のＬ字状断面にする。更に
温度応答素子はバイメタルリングとし、ピストンリング
溝内に配置し、ピストンリングの半径方向に延びる脚に
作用するようにする。ピストンリングまたはピストンリ
ング溝の軸線方向に指向する面に形成した半径方向に延
びる溝によりピストンリングの両側からピストンリング
溝内に圧力が進入してピストンリングの封鎖面に作用す
る圧力のつり合いがとれる。このように伝達される両側
の２個の圧力間の洩れを阻止するため、ピストンリング
溝とピストンリングとの間に環状のシールを設ける。こ
のシールは、ピストンリング溝に開口するこのシール用
の溝に配置する。好適な実施例においては、このシール
をピストンリングの半径方向に延びる脚に封鎖接触させ
る。
次に、図面につき本発明の詳細な説明する。
ピストンリング装置１２を有するスターリング機関（以
下「機関」と略称する）１０を第１図に示す。
下「機関」と略称する）１０を第１図に示す。
機関１０は本願人による１９８２年米国出願第４０５７
４９号に記載のものと同じものとする。
４９号に記載のものと同じものとする。
特に、機関１０は、駆動機構のハウジング１８内に中心
軸線１６の周りに方形状に配列した、はぼ互いに平行な
シリンダ１４を有するものとする。各シリンダ１４機関
連し、駆動機構のハウジング１８の端面に配置して熱交
換装置を設け、この熱交換装置は、冷却器２０、再生器
２２および可撓性のある熱交換器２４よりなる組合せと
し、各シリンダに対してほぼ平行に配設する。短かくて
剛性のあるホットダクト２６によりシリンダ１４を可撓
性熱交換器２４に接続し、各冷却器２０を駆動機構のハ
ウジング１８内に配置するが、ホットダクトおよびシリ
ンダ１４は別個の装置としてハウジング１８外に設ける
。
軸線１６の周りに方形状に配列した、はぼ互いに平行な
シリンダ１４を有するものとする。各シリンダ１４機関
連し、駆動機構のハウジング１８の端面に配置して熱交
換装置を設け、この熱交換装置は、冷却器２０、再生器
２２および可撓性のある熱交換器２４よりなる組合せと
し、各シリンダに対してほぼ平行に配設する。短かくて
剛性のあるホットダクト２６によりシリンダ１４を可撓
性熱交換器２４に接続し、各冷却器２０を駆動機構のハ
ウジング１８内に配置するが、ホットダクトおよびシリ
ンダ１４は別個の装置としてハウジング１８外に設ける
。
各シリンダ１４内に往復移動するピストン２８とこのピ
ストンに固着したピストン行程３０を配置する。スワツ
シュ板３２により各ピストン２８の軸線方向の往復移動
を出力軸３４の回転運動に変換する。
ストンに固着したピストン行程３０を配置する。スワツ
シュ板３２により各ピストン２８の軸線方向の往復移動
を出力軸３４の回転運動に変換する。
この出力軸３４は主軸受３６およびスラスト軸受３８に
より支承する。スワツシュ板３２の角度は、出力軸３４
の傾斜部に対してスワツシュ板３２を回転することによ
って、成る角度範囲例えば０°〜２２°にわたり変化さ
せることができ、これにより機関の動出力を変化する。
より支承する。スワツシュ板３２の角度は、出力軸３４
の傾斜部に対してスワツシュ板３２を回転することによ
って、成る角度範囲例えば０°〜２２°にわたり変化さ
せることができ、これにより機関の動出力を変化する。
この傾動回転は液圧による行程変換器４０により行い、
かさ歯車４２によりスワツシュ板３２に伝達する。スワ
ツシュ板３２の角度が増加すると、ピストン行程は増大
し、この増大した行程および機関の作動流体の総容積に
対するピストンの掃過容積の比の増加に基づいて機関の
動出力見増加する。
かさ歯車４２によりスワツシュ板３２に伝達する。スワ
ツシュ板３２の角度が増加すると、ピストン行程は増大
し、この増大した行程および機関の作動流体の総容積に
対するピストンの掃過容積の比の増加に基づいて機関の
動出力見増加する。
液圧流体は、出力軸３４内に形成した同心状のトンネル
（図示せず）により行程変ＩｉＡ器４０に供給したり、
行程変換器から帰還させたりする。流体の供給および帰
還は動力側１１１１弁４４およびこれに隣接するアキュ
ムレータ４６により制御する。クロスへノド４８により
各ピストンロッド３０をスワンシー１＋反３２に摺動自
在に連結する。
（図示せず）により行程変ＩｉＡ器４０に供給したり、
行程変換器から帰還させたりする。流体の供給および帰
還は動力側１１１１弁４４およびこれに隣接するアキュ
ムレータ４６により制御する。クロスへノド４８により
各ピストンロッド３０をスワンシー１＋反３２に摺動自
在に連結する。
作用にあたり、作動サイクルに従って各ピストンの両側
に差圧が加わり、機関はインプットされたエネルギの一
部を出力軸において有用な仕事に変換する。
に差圧が加わり、機関はインプットされたエネルギの一
部を出力軸において有用な仕事に変換する。
機関を効率よく作動させるためには、ピストンが往復移
動するシリンダの壁に対する各ピストンの封鎖が重要で
ある。従って、ピストンの軸線方向の一方の側から他方
の側に流体が洩れるのを阻止するピストンリングシール
を使用することが知られている。しかし、適切な封鎖を
行うことは、機関を効率よく作動させることとは背反す
る。即ち、封鎖効率はシリンダの軸線方向の壁に対する
ピストンリングの掛合強さに依存するためである。
動するシリンダの壁に対する各ピストンの封鎖が重要で
ある。従って、ピストンの軸線方向の一方の側から他方
の側に流体が洩れるのを阻止するピストンリングシール
を使用することが知られている。しかし、適切な封鎖を
行うことは、機関を効率よく作動させることとは背反す
る。即ち、封鎖効率はシリンダの軸線方向の壁に対する
ピストンリングの掛合強さに依存するためである。
本発明は、成る作動条件の下に強力な封鎖効率を維持す
るとともに、他の作動条件下ではこの封鎖力を軽減する
ようにし、しかもこのような他の作動条件において、封
１へ力が緩和されないときのように機関の効率か大幅に
減少することなく、封１′！１効率が維持されるように
するピストンリングの改良を意図している。
るとともに、他の作動条件下ではこの封鎖力を軽減する
ようにし、しかもこのような他の作動条件において、封
１へ力が緩和されないときのように機関の効率か大幅に
減少することなく、封１′！１効率が維持されるように
するピストンリングの改良を意図している。
第２．３および４図に、ピストンリング装置１２の詳細
を示す。ピストンリング％５４１２ ＋よ、ピストンリ
ング５０と、温度応答素子５２と、ノール５４とよりな
る。これらの部分は、ピストンリング４５８内に配置す
る。ピストンリング溝５８は、軸線方向に互いに隣接す
る２個の溝部分５８Ａ、５８ＢよりなるほぼＬ字状断面
を有するものとし、溝部分５８Ｂ ７′ｌ＜溝部分５８
Ａよりも半径方向に深いものとする。しかし、２個の溝
部分５８Ａ、５８Ｂの軸線方向の寸法はほぼ同一とする
。ピストンリング５０は連続して途切れのない環状形状
とするが、素子５２は、第４図に示すように端部間に間
隙５３がある非連続形状のものとする。
を示す。ピストンリング％５４１２ ＋よ、ピストンリ
ング５０と、温度応答素子５２と、ノール５４とよりな
る。これらの部分は、ピストンリング４５８内に配置す
る。ピストンリング溝５８は、軸線方向に互いに隣接す
る２個の溝部分５８Ａ、５８ＢよりなるほぼＬ字状断面
を有するものとし、溝部分５８Ｂ ７′ｌ＜溝部分５８
Ａよりも半径方向に深いものとする。しかし、２個の溝
部分５８Ａ、５８Ｂの軸線方向の寸法はほぼ同一とする
。ピストンリング５０は連続して途切れのない環状形状
とするが、素子５２は、第４図に示すように端部間に間
隙５３がある非連続形状のものとする。
溝部分５８Ａは、軸線方向に指向して半径方向に延びる
壁６０と半径方向外方に指向して軸線方向に延びる壁６
２とを有する。
壁６０と半径方向外方に指向して軸線方向に延びる壁６
２とを有する。
溝部分５８Ｂは、軸線方向に指向して半径方向に延びる
壁６４と、半径方向外方に指向して軸線方向に延びる壁
６６とおよび軸線方向に指向して半径方向に延びる璧６
８とを有する。壁６０．６２，６４．６６および６８は
、軸線方向に延びる壁が半径方向に延びる壁に直交して
ほぼＬ字状断面をなす、すべての壁はピストン軸線に同
心状のピストンの周りに円形を描くこと勿論である。
壁６４と、半径方向外方に指向して軸線方向に延びる壁
６６とおよび軸線方向に指向して半径方向に延びる璧６
８とを有する。壁６０．６２，６４．６６および６８は
、軸線方向に延びる壁が半径方向に延びる壁に直交して
ほぼＬ字状断面をなす、すべての壁はピストン軸線に同
心状のピストンの周りに円形を描くこと勿論である。
壁６４に、はぼ矩形断面のシール５４のための小さい円
形の溝７０を設ける。溝７０の寸法は、シール５４が溝
７０内に封鎖関係に嵌合し、シール５４がピストンリン
グ５０に封鎖掛合する寸法とする。
形の溝７０を設ける。溝７０の寸法は、シール５４が溝
７０内に封鎖関係に嵌合し、シール５４がピストンリン
グ５０に封鎖掛合する寸法とする。
ピストンリング５０はピストンリング溝５日のＬ字状断
面に類似のほぼＬ字状断面を有するものとする。従って
このピストンリング５０は、軸線方向に延びる脚７２と
半径方向に延びる脚７４を有する。軸線方向に延びる脚
７２は、その半径方向に延びる面７６および軸線方向に
延びる面７８をそれぞれピントンリング溝５８の壁６０
，６２に対向させて配置する６半径方向に延びる脚７４
は、半径方向に延びる面８０゜軸線方向に延びる皿８２
．および半径方向に延びる面８４を有する。面８０を壁
６４に対向させ、面８４を壁６８に対向させる。面７８
および而８２の軸線方向の寸法はほぼ等しくする。脚７
４の半径方向寸法は溝部分５８Ｂの寸法よりも大幅に小
さくし、素子５２が占める空間を残すようにする。素子
５２はピストンシリンダ溝の半径方向に指向する璧６６
とピストンリングの半径方向内方に指向する面８２との
間に配置する。
面に類似のほぼＬ字状断面を有するものとする。従って
このピストンリング５０は、軸線方向に延びる脚７２と
半径方向に延びる脚７４を有する。軸線方向に延びる脚
７２は、その半径方向に延びる面７６および軸線方向に
延びる面７８をそれぞれピントンリング溝５８の壁６０
，６２に対向させて配置する６半径方向に延びる脚７４
は、半径方向に延びる面８０゜軸線方向に延びる皿８２
．および半径方向に延びる面８４を有する。面８０を壁
６４に対向させ、面８４を壁６８に対向させる。面７８
および而８２の軸線方向の寸法はほぼ等しくする。脚７
４の半径方向寸法は溝部分５８Ｂの寸法よりも大幅に小
さくし、素子５２が占める空間を残すようにする。素子
５２はピストンシリンダ溝の半径方向に指向する璧６６
とピストンリングの半径方向内方に指向する面８２との
間に配置する。
第２図から明らかなように、ピストンリング５０の面７
６．８４には半径方向に延びる溝９２を設ける。
６．８４には半径方向に延びる溝９２を設ける。
素子５２は、膨張係数が互いに異なる２個の金属により
構成する。成る金属材料により半径方向外方の外側部分
５２八を形成し、他の金属材料により内側部分５２Ｂを
形成する。
構成する。成る金属材料により半径方向外方の外側部分
５２八を形成し、他の金属材料により内側部分５２Ｂを
形成する。
機関が冷えている状態では、低温条件での素子５２によ
る力が面８２に対する作用により半径方向外方に指向す
る力をピストンリング５０の周囲に加える状態をピスト
ンリング装置はとる。
る力が面８２に対する作用により半径方向外方に指向す
る力をピストンリング５０の周囲に加える状態をピスト
ンリング装置はとる。
素子５２の特性は、ウオームア・ノブ状態の温度まで機
関温度が上昇するとこの力が緩和するものとする。
関温度が上昇するとこの力が緩和するものとする。
機関が冷えた状態では、素子５２は、ピストンリング５
０の半径方向外方に指向する軸線方向外方に延びる円形
の面８６をシリンダ１４の軸線方向に延びる壁面に面接
触して強制的に圧着させる作用を行う。機関が作動する
と、ピストンの軸線方向に互いに背反する端面に差圧が
作用する。このとき面８６とシリンダの壁面との間の面
接触により確実な封鎖作用が得られる。ピストンリング
５０の面７６．８４に存在する半径方向に延びる溝９２
によりピストンの両側面からの圧力はこの溝内における
ピストンリングの面に作用することができる。シール５
４はこの経路からの洩れを阻止する。面７８．８２の軸
線方向の寸法が互いに等しいため、面７８．８２に作用
する圧力による半径方向外方に向う方は、ピストンリン
グ５０の面８６に作用する圧力による半径方向内方に向
く力にほぼ等しい。従ってこれら圧力は互いに打ち消し
合うが、素子５２により加わる力の作用は冷えた機関が
始動し、初期ウオームアツプ状態のときシリンダ璧に対
する面の面接触か維持される程度のものとする。
０の半径方向外方に指向する軸線方向外方に延びる円形
の面８６をシリンダ１４の軸線方向に延びる壁面に面接
触して強制的に圧着させる作用を行う。機関が作動する
と、ピストンの軸線方向に互いに背反する端面に差圧が
作用する。このとき面８６とシリンダの壁面との間の面
接触により確実な封鎖作用が得られる。ピストンリング
５０の面７６．８４に存在する半径方向に延びる溝９２
によりピストンの両側面からの圧力はこの溝内における
ピストンリングの面に作用することができる。シール５
４はこの経路からの洩れを阻止する。面７８．８２の軸
線方向の寸法が互いに等しいため、面７８．８２に作用
する圧力による半径方向外方に向う方は、ピストンリン
グ５０の面８６に作用する圧力による半径方向内方に向
く力にほぼ等しい。従ってこれら圧力は互いに打ち消し
合うが、素子５２により加わる力の作用は冷えた機関が
始動し、初期ウオームアツプ状態のときシリンダ璧に対
する面の面接触か維持される程度のものとする。
機関の温度が上昇するにつれ、バイメタル素子５２がピ
ストンリング５０に作用している半径方向外方に向かう
力を軽減するとともに、ピストンリング５０は半径方向
の熱膨張を行う、ウオームアツプができている機関に対
応する成る作動温度においては、ピストンリング５０の
半径方向膨張は素子５２がなくても面８６のシリンダ璧
との面接触を維持するに十分となり、このｌＷ度ではこ
の素子５２はピストンリングに作用する力のほとんどを
消失しており不必要な摩擦損失は生じない。
ストンリング５０に作用している半径方向外方に向かう
力を軽減するとともに、ピストンリング５０は半径方向
の熱膨張を行う、ウオームアツプができている機関に対
応する成る作動温度においては、ピストンリング５０の
半径方向膨張は素子５２がなくても面８６のシリンダ璧
との面接触を維持するに十分となり、このｌＷ度ではこ
の素子５２はピストンリングに作用する力のほとんどを
消失しており不必要な摩擦損失は生じない。
上述したところは、本発明の好適な実施例を示したに過
ぎず、種々の変更を加えることができること勿論である
０例えば、上述した温度応答素子５２は、内側部分５２
Ｂよりも高い膨張係数の合金製の外側部分５２Ａを有す
る環状体としたが、複数回巻いた螺旋体をこの温度応答
素子５２として使用することもできる。ピストンリング
５０の好適な材料としては「ルロン（Ｒｕｌｏｎ） Ｊ
がよいが、他の材ギ４を使用することもできる。
ぎず、種々の変更を加えることができること勿論である
０例えば、上述した温度応答素子５２は、内側部分５２
Ｂよりも高い膨張係数の合金製の外側部分５２Ａを有す
る環状体としたが、複数回巻いた螺旋体をこの温度応答
素子５２として使用することもできる。ピストンリング
５０の好適な材料としては「ルロン（Ｒｕｌｏｎ） Ｊ
がよいが、他の材ギ４を使用することもできる。
第１図は、本発明による改良したピストンリング装置を
有するスターリング機関の一例の縦断面図、 第２図は、本発明によるピストンリング装置のピストン
リングがシリンダの壁に封鎖接触した状態を示す拡大部
分縦断面図、 第３図は、第２図の３−３線上の部分断面図、第４図は
第２図のピストンリング装置の１個の素子の縮小平面図
である。 １０・・−スターリング機関 １２・−ピストンリング装置 １４−・シリンダ １８−・ハウジング２０・
−冷却器 ２２・・・再生器２４−・・熱交
換器 ２６−・ホントダクト２Ｂ−−、ピスト
ン ３０・・・ピストンロッド３２−・スワツ
シュ板 ３４・−・出力軸３６・主軸受
３８− スラスト軸受４０・・・行程変換器
４２・−かさ歯車４４−・−動力制御弁 ４６
アキエムレータ４８・−クロスヘッド ５０−ピ
ストンリング５２ 温度応答素子 ５２Ａ・−外
側部分５２Ｂ −−内側部分 ５４ シール５
８・・・ピストンリング溝 ６０．６２．６４．６６．６８・−ピストンリング溝の
璧７０・−溝 ７２．７４−・ピストンリングの脚 ７６．７８．８０．８２．８４．８６− ピストンリン
グの面９２・・・ピストンリングの溝
有するスターリング機関の一例の縦断面図、 第２図は、本発明によるピストンリング装置のピストン
リングがシリンダの壁に封鎖接触した状態を示す拡大部
分縦断面図、 第３図は、第２図の３−３線上の部分断面図、第４図は
第２図のピストンリング装置の１個の素子の縮小平面図
である。 １０・・−スターリング機関 １２・−ピストンリング装置 １４−・シリンダ １８−・ハウジング２０・
−冷却器 ２２・・・再生器２４−・・熱交
換器 ２６−・ホントダクト２Ｂ−−、ピスト
ン ３０・・・ピストンロッド３２−・スワツ
シュ板 ３４・−・出力軸３６・主軸受
３８− スラスト軸受４０・・・行程変換器
４２・−かさ歯車４４−・−動力制御弁 ４６
アキエムレータ４８・−クロスヘッド ５０−ピ
ストンリング５２ 温度応答素子 ５２Ａ・−外
側部分５２Ｂ −−内側部分 ５４ シール５
８・・・ピストンリング溝 ６０．６２．６４．６６．６８・−ピストンリング溝の
璧７０・−溝 ７２．７４−・ピストンリングの脚 ７６．７８．８０．８２．８４．８６− ピストンリン
グの面９２・・・ピストンリングの溝
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、壁面で囲まれたシリンダ内で軸線方向に互いに背反
する側面に作用する差圧により軸線方向に行程移動する
往復動ピストンと、このピストンの周りに形成した環状
のピストンリング溝に配置してピストンとシリンダの壁
との間を封鎖し、ピストンからの洩れを阻止する環状の
ピストンリングとを有する機関において、前記ピストン
リングに、半径方向外方に指向して軸線方向に延び、前
記シリンダ壁に対向する環状の一様な面を設け、前記ピ
ストンリング溝内には、機関が冷えているときピストン
リングに作用してこのピストンリングを半径方向外方に
強制的に押し付け、前記ピストンリングの半径方向外方
に指向して軸線方向に延びる環状の一様な面をシリンダ
壁に密着させるが、機関が暖まったときはピストンリン
グの外方への押し付けを軽減する温度応答素子と、前記
ピストンリングとピストンとの間を封鎖してピストンリ
ングとピストンとの間の洩れを阻止する環状のシールと
を配置したことを特徴とする機関。 ２、前記温度応答素子は、ピストンリングに作用するバ
イメタル素子としたことを特徴とする特許請求の範囲第
１項に記載の機関。 ３、前記バイメタル素子は環状形状とし、前記ピストン
リング溝の半径方向外方に指向して軸線方向に延びる壁
とピストンリングの半径方向内方に指向して軸線方向に
延びる面との間に配置したことを特徴とする特許請求の
範囲第２項記載の機関。 ４、前記環状のシールは、ピストンリング溝に形成した
シール用の溝に配置した円形断面のＯリングシールとし
、このＯリングシールをシール用の溝から突出させてピ
ストンリングに封鎖接触させたことを特徴とする特許請
求の範囲第１項に記載の機関。 ５、前記Ｏリングシールは、ピストンリングの軸線方向
に指向して半径方向に延びる面に封鎖接触させて配置し
たことを特徴とする特許請求の範囲第４項記載の機関。 ６、ピストンリング溝は、軸線方向に互いに連続する２
個の部分を有するものとし、一方の溝部分は他方の溝部
分よりもピストン内に半径方向に深く窪ませ、ピストン
リングはほぼＬ字状の断面を有し、この断面は半径方向
に延びる脚と軸線方向に延びる脚を有するものとし、半
径方向に延びる脚は前記ピストンリング溝の一方の溝部
分に嵌合させ、軸線方向に延びる脚はピストンリング溝
の他方の溝部分に嵌合させたことを特徴とする特許請求
の範囲第１項に記載の機関。 ７、前記温度応答素子は、前記ピストンリング溝の前記
一方の溝部分に配置し、ピストンリングの半径方向に延
びる脚に対向させたことを特徴とする特許請求の範囲第
６項に記載の機関。 ８、前記環状のシールは、ピストンリングの半径方向に
延びる脚に圧着させて配置したことを特徴とする特許請
求の範囲第７項に記載の機関。 ９、前記環状のシールは、ピストンリングの軸線方向に
指向して半径方向に延びる面と前記ピストンリング溝と
の間を封鎖する配置とすることを特徴とする特許請求の
範囲第８項に記載の機関。 １０、ピントンリング溝の他方の溝部分は、半径方向に
延びる壁とこれに隣接する軸線方向に延びる壁とにより
形成し、ピストンリング溝の一方の溝部分は、半径方向
外方に指向して軸線方向に延びる壁により連結される互
いに軸線方向に離れた１対の半径方向に延びる壁により
形成し、この１対の半径方向に延びる壁のうちの一方の
壁を、ピストンリング溝の他方の溝部分の軸線方向に延
びる壁に連続させたことを特徴とする特許請求の範囲第
６項記載の機関。 １１、前記ピストンリングは、ピストンリング溝の半径
方向に延びる壁および軸線方向に延びる壁にそれぞれ対
向する面を有するものとしたことを特徴とする特許請求
の範囲第１０項記載の機関。 １２、前記環状のシールは、前記ピストンリング溝の前
記一方の溝部分の軸線方向に互いに離れる１対の半径方
向に延びる壁のうちの一方と、この一方の壁に対向する
前記ピストンリングの面との間に封鎖接触させて配置し
、前記温度応答素子は、前記ピストンリング溝の前記一
方の溝部分の軸線方向に延びる壁に対向するピストンリ
ングの軸線方向に延びる面に作用する配置としたことを
特徴とする特許請求の範囲第１１項に記載の機関。 １３、前記半径方向に延びる壁は前記軸線方向に延びる
壁に直交するものとしたことを特徴とする特許請求の範
囲第１２項記載の機関。 １４、前記ピストンリングは、ピストンに作用する圧力
をピストンリングの軸線方向に延びる面に連通させる１
個またはそれ以上の溝孔を有するものとしたことを特徴
とする特許請求の範囲第１２項に記載の機関。 １５、壁面で囲まれたシリンダ内で軸線方向に互いに背
反する側面に作用する差圧により軸線方向に行程移動す
る往復動ピストンリングと、このピストンリングの周り
に形成した環状のピストンリング溝に配置してピストン
とシリンダの壁との間を封鎖し、ピストンからの洩れを
阻止する環状のピストンリングとを有する機関において
、前記ピストンリングに、半径方向外方に指向して軸線
方向に延び、前記シリンダ壁に対向する所定長さの連続
した環状の一様な面を設け、前記ピストンリング溝内で
ピストンリングが僅かに膨縮可能とし、このピストンリ
ングの半径方向に指向して軸線方向に延びる環状の面を
前記シリンダ壁に圧着するよう前記ピストンリング溝と
前記ピストンリングを相対嵌合させ、前記ピストンリン
グ溝は、軸線方向に互いに連続する２個の部分を有する
ものとし、一方の溝部分は他方の溝部分よりもピストン
内に半径方向に深く窪ませ、ピストンリングはほぼＬ字
状の断面を有し、この断面は半径方向に延びる脚と軸線
方向に延びる脚を有するものとし、半径方向に延びる脚
は前記ピストンリング溝の一方の溝部分に嵌合させ、軸
線方向に延びる脚はピストンリング溝の他方の溝部分に
嵌合させ、各脚は、それぞれ前記所定長さのほぼ半分の
軸線方向長さを有する半径方向内方に指向して軸線方向
に延びる面を有するものとし、前記ピリストンリングと
ピストンとの間を封鎖してピストンリングとピストンと
の間の洩れを阻止する環状のシールを前記ピストンリン
グ溝内に配置し、この環状のシールは前記ピストンリン
グの前記半径方向内方に指向して軸線方向に延びる面間
を封鎖する配置とし、またピストンリングに作用する圧
力を前記半径方向内方に指向して軸線方向に延びる面に
連通させる溝孔を前記ピストンリングに設け、前記ピス
トンリングの軸線方向に延びる半径方向内方に指向する
面および半径方向外方に指向する面に作用する圧力を相
殺し合う構成としたことを特徴とする機関。 １５、機関が冷えているとき、ピストンリングを半径方
向外方に押圧して前記シリンダ壁に圧着させる力を加え
、機関が暖まるとこの力を中断するほぼリング状の温度
応答素子を前記ピストンリング溝内に配置したことを特
徴とする特許請求の範囲第１５項に記載の機関。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/665,700 US4615261A (en) | 1984-10-29 | 1984-10-29 | Stirling engine with improved piston ring assembly |
| US665700 | 1984-10-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61108849A true JPS61108849A (ja) | 1986-05-27 |
Family
ID=24671223
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60239634A Pending JPS61108849A (ja) | 1984-10-29 | 1985-10-28 | 往復動ピストンを有する機関 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4615261A (ja) |
| EP (1) | EP0181021B1 (ja) |
| JP (1) | JPS61108849A (ja) |
| DE (1) | DE3577463D1 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0218967U (ja) * | 1988-07-26 | 1990-02-08 |
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1984
- 1984-10-29 US US06/665,700 patent/US4615261A/en not_active Expired - Fee Related
-
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- 1985-10-16 EP EP85201697A patent/EP0181021B1/en not_active Expired
- 1985-10-16 DE DE8585201697T patent/DE3577463D1/de not_active Expired - Fee Related
- 1985-10-28 JP JP60239634A patent/JPS61108849A/ja active Pending
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| DE3577463D1 (de) | 1990-06-07 |
| EP0181021A3 (en) | 1988-01-07 |
| EP0181021A2 (en) | 1986-05-14 |
| EP0181021B1 (en) | 1990-05-02 |
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