JPS6140450A - スタ−リングエンジン - Google Patents
スタ−リングエンジンInfo
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- JPS6140450A JPS6140450A JP16230984A JP16230984A JPS6140450A JP S6140450 A JPS6140450 A JP S6140450A JP 16230984 A JP16230984 A JP 16230984A JP 16230984 A JP16230984 A JP 16230984A JP S6140450 A JPS6140450 A JP S6140450A
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- Japan
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- chamber
- pressure
- stirling engine
- cylinder
- power piston
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- 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
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- 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
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-
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-
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- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Engine Equipment That Uses Special Cycles (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〕
この発明は、スターリングエンジンに関し、特に該スタ
ーリングエンジンにおける作動ガスの密封に関するもの
である。
ーリングエンジンにおける作動ガスの密封に関するもの
である。
スターリングエンジンの従来例を第１図に示し、その構
成及び動作を説明する。
成及び動作を説明する。
第１図はスターリングエンジンの代表的な構成例の一つ
であるディスプレーサ型スクーリングエンジンの構成図
である０図において、１は膨張シリング、２はヒータチ
ューブ、３は再生器、４はターラチューブ、５は一般に
ディスプレーサと呼ばれる送気ピストン、６はディスプ
レーサロフト、７は膨張シリンダ１とロッド６との摺動
すきま部をシールするための第１０ツドシール、８は圧
縮シリンダ、９は圧縮シリンダ８と膨張シリンダ１とを
連通ずるための第１連通管、１０は動力ピストン、１１
は動力ピストンロッド、１２は圧縮シリンダ８と動力ピ
ストンロッド１１との摺動すきま部をシールするための
第２０ツドシール、１３はクランク軸の回転力をディス
プレーサ５の往復動作に変えるための第１コンロツド、
１４は動力ピストン１０の往復動作をクランク軸の回転
力に変えるための第２コンロツド、１５はディスプレー
サ５と動力ピストン１０の往復動作を所定の位相差で行
なわせると同時に回転力を得るためのクランク軸、１６
．１７はクランク軸１５の主軸受、１００は上記各構成
部品１〜１７を所定の個所に保持するためのクランクケ
ース、１８はバッファ室である。
であるディスプレーサ型スクーリングエンジンの構成図
である０図において、１は膨張シリング、２はヒータチ
ューブ、３は再生器、４はターラチューブ、５は一般に
ディスプレーサと呼ばれる送気ピストン、６はディスプ
レーサロフト、７は膨張シリンダ１とロッド６との摺動
すきま部をシールするための第１０ツドシール、８は圧
縮シリンダ、９は圧縮シリンダ８と膨張シリンダ１とを
連通ずるための第１連通管、１０は動力ピストン、１１
は動力ピストンロッド、１２は圧縮シリンダ８と動力ピ
ストンロッド１１との摺動すきま部をシールするための
第２０ツドシール、１３はクランク軸の回転力をディス
プレーサ５の往復動作に変えるための第１コンロツド、
１４は動力ピストン１０の往復動作をクランク軸の回転
力に変えるための第２コンロツド、１５はディスプレー
サ５と動力ピストン１０の往復動作を所定の位相差で行
なわせると同時に回転力を得るためのクランク軸、１６
．１７はクランク軸１５の主軸受、１００は上記各構成
部品１〜１７を所定の個所に保持するためのクランクケ
ース、１８はバッファ室である。
この様に構成されたスターリングエンジンにおいて、ヒ
ータチューブ２を連続的にバーナ等で加熱し、ターラチ
ューブ４を連続的に水等によって冷却すれば、シリンダ
内に圧力変動が生じ、これにより動力ピストン１０は上
下し、動力が取り出せる。
ータチューブ２を連続的にバーナ等で加熱し、ターラチ
ューブ４を連続的に水等によって冷却すれば、シリンダ
内に圧力変動が生じ、これにより動力ピストン１０は上
下し、動力が取り出せる。
ところで、一般にスターリングエンジンを高効率、高出
力で運転させるとき、膨張シリンダ１゜圧縮シリンダ８
内に封じられる作動ガスとして水素、ヘリウムが用いら
れることは周知の事実である。従って、スターリングエ
ンジンを実用化する上での最重要検討課題は、この水素
、ヘリウムの密封にあるといってよい。
力で運転させるとき、膨張シリンダ１゜圧縮シリンダ８
内に封じられる作動ガスとして水素、ヘリウムが用いら
れることは周知の事実である。従って、スターリングエ
ンジンを実用化する上での最重要検討課題は、この水素
、ヘリウムの密封にあるといってよい。
しかるに、従来、第１０ツドシール７及び第２０ツドシ
ール１２には、リップシール、０リング等が用いられて
おり、長期間に渡っての完全な密封は不可能であった。
ール１２には、リップシール、０リング等が用いられて
おり、長期間に渡っての完全な密封は不可能であった。
この発明は、上記の点に鑑みてなされたもので、ディス
プレーサロッドと膨張シリンダとの間及び動力ピストン
ロッドと圧縮シリンダとの間をベローズ等の伸縮自在弾
性膜でシールするとともに、作動室９反動室、及びクラ
ンク室の平均圧力をほぼ等しくすることにより、シリン
ダ内作動ガスを完全に密封することができ、さらにその
シール寿命を飛躍的に向上することのできるスターリン
グエンジンを提供するものである。
プレーサロッドと膨張シリンダとの間及び動力ピストン
ロッドと圧縮シリンダとの間をベローズ等の伸縮自在弾
性膜でシールするとともに、作動室９反動室、及びクラ
ンク室の平均圧力をほぼ等しくすることにより、シリン
ダ内作動ガスを完全に密封することができ、さらにその
シール寿命を飛躍的に向上することのできるスターリン
グエンジンを提供するものである。
以下、この発明の一実施例を図について説明する。第２
図において、第１図と同一符号は同一のものを示す、１
０１は膨張シリンダ１．圧縮シリンダ８内の作動ガスの
平均圧力とほぼ同一の圧力に加圧可能で、上記膨張シリ
ンダ１．圧縮シリンダ８等を所定の位置に保持するため
の加圧型クランクケースである。２３は上記加圧型クラ
ンクケース内の封入気体がクランクケース１０１とクラ
ンク軸１５とのすきまからもれるのを防ぐための回転軸
シールである。１９は上記加圧型クランクケース１０１
のクランク室内と膨張シリンダ１間に設けられたベロー
ズ等の第１の伸縮自在弾性膜で、一端が膨張シリンダ下
部に、他端がクランク室内に突出したディスプレーサロ
ッド６に固着されており、これにより第１巳ツドシール
７と該第」の伸縮自在弾性膜１９との間にクランク室内
と完全に分割された第１密封室１９ａを構成している。
図において、第１図と同一符号は同一のものを示す、１
０１は膨張シリンダ１．圧縮シリンダ８内の作動ガスの
平均圧力とほぼ同一の圧力に加圧可能で、上記膨張シリ
ンダ１．圧縮シリンダ８等を所定の位置に保持するため
の加圧型クランクケースである。２３は上記加圧型クラ
ンクケース内の封入気体がクランクケース１０１とクラ
ンク軸１５とのすきまからもれるのを防ぐための回転軸
シールである。１９は上記加圧型クランクケース１０１
のクランク室内と膨張シリンダ１間に設けられたベロー
ズ等の第１の伸縮自在弾性膜で、一端が膨張シリンダ下
部に、他端がクランク室内に突出したディスプレーサロ
ッド６に固着されており、これにより第１巳ツドシール
７と該第」の伸縮自在弾性膜１９との間にクランク室内
と完全に分割された第１密封室１９ａを構成している。
２０は圧縮シリンダ８とクランク室内を分割する第２の
伸縮自在弾性膜で、一端は圧縮シリンダ下部に、他端は
動力ピストンロフト１１に固着されており、これにより
動力ピストン１０の下面と該第２の伸縮自在弾性１９！
２０との間にクランク室と完全に分割された第２密封室
２０ａを構成している。２１は上記第１密封室１９ａと
バッファ室１８とを連通ずるための第２連通管であり、
これはバッファ室１８の接続口２２に接続される。
伸縮自在弾性膜で、一端は圧縮シリンダ下部に、他端は
動力ピストンロフト１１に固着されており、これにより
動力ピストン１０の下面と該第２の伸縮自在弾性１９！
２０との間にクランク室と完全に分割された第２密封室
２０ａを構成している。２１は上記第１密封室１９ａと
バッファ室１８とを連通ずるための第２連通管であり、
これはバッファ室１８の接続口２２に接続される。
また第２密封室２０ａは直接バッファ室１８に連通され
た構成となっている。
た構成となっている。
２６はクランク室内に封入されたフレオン等の蒸発性液
体（冷媒）、２７は該蒸発性液体２６を加熱するための
加熱装置、２８は逆に冷却するための冷却器、２４はバ
ッファ室（反動室）圧力とクランク室内圧力の圧力差を
検出するための差圧計、２５は上記蒸発性液体２６の温
度調節装置でありＪ加熱装置２７及び冷却器゛２８を用
いて上記蒸発性液体２６の温度を制御することにより、
上記差圧が零となるように作動させられる。
体（冷媒）、２７は該蒸発性液体２６を加熱するための
加熱装置、２８は逆に冷却するための冷却器、２４はバ
ッファ室（反動室）圧力とクランク室内圧力の圧力差を
検出するための差圧計、２５は上記蒸発性液体２６の温
度調節装置でありＪ加熱装置２７及び冷却器゛２８を用
いて上記蒸発性液体２６の温度を制御することにより、
上記差圧が零となるように作動させられる。
以上の様に構成されたスターリングエンジンでは、膨張
シリンダ１．ヒータ再生−ブ２．再生器３、クーチチュ
ーブ４．圧縮シリンダ８．及び第１連通管９で構成され
る作動室の平均圧力、及びこの作動室の作動平均圧力を
決定するバッファ室１８、第１密封室１９ａ、第２密封
室２０ａ、第２連通管２１で構成される反動空間圧力と
クランク室内圧力とをほぼ等しい圧力に保つことができ
る０部ち、クランク軸部の回転軸シール２３からのクラ
ンク−内ガスのもれによってクランクケース内圧力が低
下すると、クランクケース内の蒸発性液体２６の蒸発に
よって該クランクケース内にガスが自動的に供給され、
クランクケース内の圧力は外部の機器を一切用いること
なく、自動的に一定に保たれ、これにより常に３つの空
間の平均圧力はほぼ等しく保たれるのである。
シリンダ１．ヒータ再生−ブ２．再生器３、クーチチュ
ーブ４．圧縮シリンダ８．及び第１連通管９で構成され
る作動室の平均圧力、及びこの作動室の作動平均圧力を
決定するバッファ室１８、第１密封室１９ａ、第２密封
室２０ａ、第２連通管２１で構成される反動空間圧力と
クランク室内圧力とをほぼ等しい圧力に保つことができ
る０部ち、クランク軸部の回転軸シール２３からのクラ
ンク−内ガスのもれによってクランクケース内圧力が低
下すると、クランクケース内の蒸発性液体２６の蒸発に
よって該クランクケース内にガスが自動的に供給され、
クランクケース内の圧力は外部の機器を一切用いること
なく、自動的に一定に保たれ、これにより常に３つの空
間の平均圧力はほぼ等しく保たれるのである。
従って伸縮自在弾性１５！１１９，２０に加わるガス、
圧力は、第１．第２密封室１９ａ、２０ａとクランク室
内の圧力が等しいことから零とみなすことができ、伸縮
自在弾性膜１９．２０はディスプレーサ、動力ピストン
の両ストロークに見合った弾性膜の伸縮疲労のみを考慮
した設計が可能となり、この伸縮自在弾性膜の寿命は半
永久的となる。
圧力は、第１．第２密封室１９ａ、２０ａとクランク室
内の圧力が等しいことから零とみなすことができ、伸縮
自在弾性膜１９．２０はディスプレーサ、動力ピストン
の両ストロークに見合った弾性膜の伸縮疲労のみを考慮
した設計が可能となり、この伸縮自在弾性膜の寿命は半
永久的となる。
さらに、蒸発性液体を多めにクランクケース内部に封入
することによって、クランクケース１０１どクランク軸
１５との間の回転軸シール２３からのガス漏れが生じて
も、クランクケース内の圧力を長時間一定に保つことが
でき、このためスターリングエンジンの実用化が可能と
なる。−さらにこのクランク室内の圧力調整のために外
部に機器を必要としないため、エンジンのコンパクト化
も同時に図ることができる。
することによって、クランクケース１０１どクランク軸
１５との間の回転軸シール２３からのガス漏れが生じて
も、クランクケース内の圧力を長時間一定に保つことが
でき、このためスターリングエンジンの実用化が可能と
なる。−さらにこのクランク室内の圧力調整のために外
部に機器を必要としないため、エンジンのコンパクト化
も同時に図ることができる。
また、温度調節装置２５によって蒸発性液体２６の温度
を変えることによって、周囲温度の変化 １や
ガス圧力の変化によらず、第１．第２密封室１９ａ、２
０ａとクランク室圧力との差圧を常に零にすることがで
き、上述のように伸縮自在弾性膜１９．２０の寿命を著
しく延ばすことができる。
を変えることによって、周囲温度の変化 １や
ガス圧力の変化によらず、第１．第２密封室１９ａ、２
０ａとクランク室圧力との差圧を常に零にすることがで
き、上述のように伸縮自在弾性膜１９．２０の寿命を著
しく延ばすことができる。
なお、この実施例ではディスプレーサと動力ピストンと
で構成されるスターリングエンジン（通称ガンマ形スク
ーリングエンジン）を示したが、１気筒内にディスプレ
ーサと動力ピストンとを有する通称ベータ形スターリン
グエンジンにおいても上記実施例と同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
で構成されるスターリングエンジン（通称ガンマ形スク
ーリングエンジン）を示したが、１気筒内にディスプレ
ーサと動力ピストンとを有する通称ベータ形スターリン
グエンジンにおいても上記実施例と同様の効果が得られ
ることは言うまでもない。
さらに、２気筒で、ピストン対向形のスターリングエン
ジン（通称アルファ形スターリングエンジン）において
も、上記実施例と同様の効果が得られることは言うまで
もない。
ジン（通称アルファ形スターリングエンジン）において
も、上記実施例と同様の効果が得られることは言うまで
もない。
以上のように、この発明によれば、各シリンダとそれに
係わる各ロッドとの間を伸縮自在弾性膜を用いてシール
するとともに、作動室２反動室。
係わる各ロッドとの間を伸縮自在弾性膜を用いてシール
するとともに、作動室２反動室。
及びクランク室の各平均圧力がほぼ等しくなるようにし
て各室を密封したので、伸縮自在弾性膜の寿命を半永久
的とすることができる効果がある。
て各室を密封したので、伸縮自在弾性膜の寿命を半永久
的とすることができる効果がある。
また、完全シールが望めないクランク室には蒸発性液体
（冷媒）を封入し、ｑれにより該クランク−室内の圧力
腑整をするようにしたので、回転軸シ 一ルからの漏
れがあっても、外部機器を用いることなくクランク室内
圧力を長時間を一定に保つことができ、さらに温度調節
装置を設け、上記蒸発性液体の温度制御ができるように
したので、周囲温度等に応じてクランク室内圧力を簡単
に任意の圧力に制御できる効果がある。
（冷媒）を封入し、ｑれにより該クランク−室内の圧力
腑整をするようにしたので、回転軸シ 一ルからの漏
れがあっても、外部機器を用いることなくクランク室内
圧力を長時間を一定に保つことができ、さらに温度調節
装置を設け、上記蒸発性液体の温度制御ができるように
したので、周囲温度等に応じてクランク室内圧力を簡単
に任意の圧力に制御できる効果がある。
第１図は従来のスターリングエンジンの代表的な構成例
を示す概略構成図、第２図は本発明の一実施例によるス
ターリングエンジンの概略構成図 −である。 １・・・膨張シリンダ、５・・・ディスプレーサ、６・
・・ディスプレーサロッド、７・・・第１０ツドシール
、８・・・圧縮シリンダ、１０・・・動力ピストン、１
１・・・動力ピストン対向形、１９・・・第１の伸縮自
在弾性膜、１９ａ・・・第１密封室、２０・・・第２の
伸縮自在弾性膜、２０ａ・・・第２密封室、２３・・・
回転軸シール、２４・・・差圧針、２５・・・温度調節
装置、２６・・・冷媒、２７・・・加熱装置、２８・・
・冷却器。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 早 瀬 憲 − 第１図 第２図
を示す概略構成図、第２図は本発明の一実施例によるス
ターリングエンジンの概略構成図 −である。 １・・・膨張シリンダ、５・・・ディスプレーサ、６・
・・ディスプレーサロッド、７・・・第１０ツドシール
、８・・・圧縮シリンダ、１０・・・動力ピストン、１
１・・・動力ピストン対向形、１９・・・第１の伸縮自
在弾性膜、１９ａ・・・第１密封室、２０・・・第２の
伸縮自在弾性膜、２０ａ・・・第２密封室、２３・・・
回転軸シール、２４・・・差圧針、２５・・・温度調節
装置、２６・・・冷媒、２７・・・加熱装置、２８・・
・冷却器。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 弁理士 早 瀬 憲 − 第１図 第２図
Claims (4)
- （１）ディスプレーサの往復動によってシリンダ内に圧
力変動を生じさせ該圧力変動を動力ピストンに作用させ
て出力を得るようにしたスターリングエンジンにおいて
、クランク室へ突出したディスプレーサロッドに装着さ
れ膨張シリンダ底部との間に第１密封室を形成する第１
の伸縮自在弾性膜と、動力ピストンロッドに装着され上
記動力ピストンとの間に第２密封室を形成する第２の伸
縮自在弾性膜と、クランク室内に封入された冷媒を有し
上記第１、第２密封室を含む反動室とクランク室の平均
圧力をほぼ等しくする圧力調整手段とを備えたことを特
徴とするスターリングエンジン。 - （２）上記圧力調整手段は、上記反動室の平均圧力と上
記クランク室の平均圧力との圧力差を検出する差圧計と
、該差圧が零になるよう上記冷媒の温度制御を行なう温
度調節装置とを有するものである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。 - （３）作動室及び上記反動室には、低粘性、低分子量、
高熱伝導率の第１のガスが封入されていることを特徴と
する特許請求の範囲第１項又は第２項記載のスターリン
グエンジン。 - （４）上記第１のガスは水素又はヘリウムであることを
特徴とする特許請求の範囲第３項記載のスターリングエ
ンジン。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16230984A JPS6140450A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | スタ−リングエンジン |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16230984A JPS6140450A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | スタ−リングエンジン |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6140450A true JPS6140450A (ja) | 1986-02-26 |
| JPH0463225B2 JPH0463225B2 (ja) | 1992-10-09 |
Family
ID=15752060
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16230984A Granted JPS6140450A (ja) | 1984-07-31 | 1984-07-31 | スタ−リングエンジン |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6140450A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008169713A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | スターリングエンジン |
| WO2008131223A1 (en) * | 2007-04-23 | 2008-10-30 | New Power Concepts, Llc | Stirling cycle machine |
| US8763391B2 (en) | 2007-04-23 | 2014-07-01 | Deka Products Limited Partnership | Stirling cycle machine |
| US9441575B2 (en) | 2008-04-25 | 2016-09-13 | New Power Concepts Llc | Thermal energy recovery system |
| US9797341B2 (en) | 2009-07-01 | 2017-10-24 | New Power Concepts Llc | Linear cross-head bearing for stirling engine |
| US9822730B2 (en) | 2009-07-01 | 2017-11-21 | New Power Concepts, Llc | Floating rod seal for a stirling cycle machine |
| US9823024B2 (en) | 2009-07-01 | 2017-11-21 | New Power Concepts Llc | Stirling cycle machine |
Citations (4)
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|---|---|---|---|---|
| JPS492204A (ja) * | 1972-04-25 | 1974-01-10 | ||
| JPS58187560A (ja) * | 1982-04-27 | 1983-11-01 | Sanyo Electric Co Ltd | スタ−リング機関 |
| JPS5941644A (ja) * | 1982-09-01 | 1984-03-07 | Sanyo Electric Co Ltd | スタ−リングエンジン |
| JPS6119953A (ja) * | 1984-07-06 | 1986-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | スタ−リングエンジン |
-
1984
- 1984-07-31 JP JP16230984A patent/JPS6140450A/ja active Granted
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Also Published As
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