JPS6220370B2 - - Google Patents

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JPS6220370B2
JPS6220370B2 JP54010942A JP1094279A JPS6220370B2 JP S6220370 B2 JPS6220370 B2 JP S6220370B2 JP 54010942 A JP54010942 A JP 54010942A JP 1094279 A JP1094279 A JP 1094279A JP S6220370 B2 JPS6220370 B2 JP S6220370B2
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JP
Japan
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pressure
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space
piston
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JP54010942A
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Shigenori Haramura
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Aisin Corp
Original Assignee
Aisin Seiki Co Ltd
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Publication date
Application filed by Aisin Seiki Co Ltd filed Critical Aisin Seiki Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot 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
    • F02G1/045Controlling
    • F02G1/05Controlling by varying the rate of flow or quantity of the working gas
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • F02G1/053Component parts or details
    • F02G1/0535Seals or sealing arrangements
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2244/00Machines having two pistons
    • F02G2244/50Double acting piston machines
    • F02G2244/52Double acting piston machines having interconnecting adjacent cylinders constituting a single system, e.g. "Rinia" engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Sealing Using Fluids, Sealing Without Contact, And Removal Of Oil (AREA)
  • Sealing Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、出力調整の為の圧縮機を備えた熱ガ
ス往復機械の軸封装置に関するものである。
従来のこの種の軸封装置としては、第3図に示
す如く、スターリング機関に設けたものがある。
このものによれば、圧縮作動空間5′の圧力の方
が、例えば出力減少時ロツドシール101′,1
02′間の圧力PR1、ロツドシール102′,10
3′間の圧力PR2より低くなることがあり、一度
漏洩した作動体がロツドシール102′及び10
1′を通つて逆流してくることがある。その為、
ピストンロツド2′に付着したオイル及びマモウ
粉等を圧縮作動空間5′へ侵入させるという不具
合が生じていた。しかも、各段のロツドシール1
01′,102′,103′の圧力負荷が各々均等
にはならず、軸封機構としての耐久性及びシール
性に乏しかつた。
そこで本発明は、前記諸不具合を解消するため
に、数段のロツドシール間に適宜個数の空間を設
け、該空間と熱ガス機械の異なる圧力レベルを有
する複数の空間をフイルタを介して接続すること
により、漏洩ガスを熱ガス機械の作動空間に返還
し、各段のロツドシールの圧力負荷を均一にし、
且つ作動空間への汚染物質の侵入を防止する熱ガ
ス往復械機の軸封装置を提供することをその目的
とするものである。
以下本発明の一実施例を添付図面に基づいて説
明する。
本発明の一実施例というのは、熱ガス往復機械
(スターリングサイクル等の熱ガスピストン機
関、冷ガス冷凍機、ヒートポンプ等)のうちのス
ターリング機関に適用したもので、第1図に示す
如く、シリンダ1の内側にピストンロツド2と連
結されたピストン3が嵌挿され、前記シリンダ1
の内部は、ピストン3に装着されたピストンリン
グ4によつて膨張作動空間6と圧縮作動空間5と
に分離されている。前記圧縮作動空間5と次の膨
張作動空間6′は、放熱熱交換器7、蓄熱器8、
そして吸熱熱交換器9を介して導通している。更
に、圧縮作動空間5の作動気体は、後述する構成
の多段のロツドシール100により、大気圧又は
或る圧力以下に維持された出力取出機構11の内
部に対して、密封されている。本発明の一実施例
に係るスターリング機関の出力を調整する為に、
作動空間の圧力調整機構10が、前記圧縮作動空
間5に連結されている。即ち、前記圧縮作動空間
5には、吸入バルブ12と吐出バルブ13が接続
され、前記吸入バルブ12は、圧縮機14と制御
バルブ15を介してつながつており、前記圧縮機
14と制御バルブ15の間には、圧縮された高圧
ガスを貯蔵する高圧ガスリザーバ16が設けられ
ている。又、前記吐出バルブ13は、制御バルブ
17を介して前記圧縮機14とつながつており、
前記制御バルブ17と圧縮機14との間には、圧
縮作動空間5より吐出した作動気体を貯える低圧
ガスリザーバ18が設けられている。この低圧ガ
スリザーバ18は、本発明の一実施例に係るスタ
ーリング機関の作動空間の容積の総和に比較して
十分に大きい容積を有する。
次に、本発明の要部である軸封装置の構成を第
1図に基づいて説明する。前述した3段のロツド
シール100は、3つのロツドシール101,1
02,103から成り、該ロツドシール101,
102,103の間に空間201,202が配設
されている。前記空間201は、フイルタ204
を介して導管19とつながれ、また前記空間20
2は、フイルタ205を介して低圧ガスリザーバ
18と導通している。
以上の如き構成において、次の本発明の一実施
例に係るスターリング機関の作動空間の圧力制御
方法と、それに従う各部の圧力の変動を第1図と
第2図に基づいて説明する。
第2図に於けるアイドリングaの状態では、第
1図の制御バルブ15,17は閉じており、高圧
ガスリザーバ16と低圧ガスリザーバ18は、
各々第2図のPH,PLの圧力に維持されており、
圧縮作動空間5は平均圧力Cで変動する。
出力を増大する場合bには、制御バルブ15を
開けて高圧ガスリザーバ16の作動気体を供給す
るが、供給を急激に行われない限りは、吸入バル
ブ12と制御バルブ15間の配管19の圧力P1
は、圧縮作動空間5の変動圧力の最低値近傍にあ
つて出力と共に増大し、逆に高圧ガスリザーバ1
6の圧力は減少してゆく。
更に、最大出力運転時cには、高圧ガスリザー
バ16と配管19の圧力P1はほぼ同じとなる。
そして、出力減少時dに於ては、制御バルブ1
5を閉、制御バルブ17を開にし、圧縮作動空間
5の作動気体を低圧ガスリザーバ18に戻すが、
該低圧ガスリザーバ18の容積は圧縮作動空間5
の容積に比較して十分に大きいので、前記低圧ガ
スリザーバの圧力は僅かしか上昇しない。
以上の如く出力制御をするため、作動空間の圧
力を増減させる本発明の一実施例に係るスターリ
ング機関は、3段のロツドシール100で軸封装
置を構成し、各ロツドシール101,102,1
03の間に2個の空間201,202を設けて、
該空間201,202とスターリング機関の異な
る圧力レベルを有する吸入側の導管19と低圧ガ
スリザーバ18とをフイルタ204,205を介
して各々接続することにより、漏洩ガスを浄化し
た後に、スターリング機関の動作空間に返還し、
且つ各段のロツドシール101,102,103
間の圧力負荷を均一にして耐久性を向上させるも
のである。
従つて、各ロツド101,102,103の平
均の圧力負荷は出力取出機構11の内部圧力をP
Oとすると、第2図のように、ロツドシール10
3がPL−PO、ロツドシール102がP1−PL
そしてロツドシール101がC−P1となり、各
段のロツドシール101,102,103の圧力
負荷の比率はほぼ等しくなるので、各段のロツド
シール101,102,103の個数を圧力負荷
の配分に応じて使用すると、各段のロツドシール
101,102,103の耐久性はほぼ均等とな
り、(且つロツドシール101,102,103
による摺動抵抗ロスを低減することが可能とな
り、)軸封装置全体としての信頼性は著しく向上
する。更に、最終段のロツドシール103にかか
る圧力負荷は、常にPL−POの僅かの圧力に過ぎ
ないので、機関外部への作動気体の漏洩を極小と
するおとができる。出力減少時等、圧縮作動空間
5の圧力が低下する場合は、空間201,202
の気体は、各々フイルタ204及び205を通し
て、導管19及び低圧ガスリザーバ18に返還さ
れる為、作動空間内へオイル及びロツドシール1
00の摩耗粉等が侵入するのを防止することがで
きる。
以上のように、本発明の軸封装置の構成によつ
て、各ロツドシールの圧力負荷を等しくすること
で、各ロツドシールの寿命を均一化し、且つ全体
の耐久性を向上させ、且つ摺動抵抗損失を低減せ
しめることができる。
更に、ロツドシールから洩れたガスをフイルタ
を通して作動空間に返還することにより、作動空
間の汚染を防止し、サイクルの熱効率の低下を防
止することができる。
また、最終段のシールは、常に僅かの圧力負荷
しかかからないので、外部への作動気体の漏洩が
少なく、作動ガスの消耗を減ずることが可能とな
る。
【図面の簡単な説明】
第1図と第2図は本発明熱ガス往復機械の軸封
装置の一実施例を示すもので、第1図は本発明の
要部である軸封装置を出力調整の為の圧縮機を備
えたスターリング機関に適用した回路構成説明
図、第2図は出力調整に伴う各空間の圧力変化を
示す説明図。そして第3図は従来の軸封装置を備
えたスターリング機関の回路構成説明図である。 2:ピストンロツド、3:ピストン、5:圧縮
作動空間、101,102,103:ロツドシー
ル、11:出力取出機構、12:吸入バルブ、1
3:吐出バルブ、14:圧縮機、15,17:制
御バルブ、16:高圧ガスリザーバ、18:低圧
ガスリザーバ、19:配管、C:圧縮作動空間
5の平均圧力、P1:配管19の圧力、PL:低圧
ガスリザーバ18の圧力、PO:出力取出機構1
1部の圧力。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 シリンダ: 前記シリンダ内に往復動可能に装架され前記シ
    リンダ内の上部および下部に夫々膨脹作動空間お
    よび圧縮作動空間とに区画するピストン: 前記ピストン下部から下方に延在するピストン
    ロツド: 前記ピストンロツドと連結された出力取出機
    構: 並びに、 前記圧縮作動空間と前記出力取出機構とを気密
    するために前記ピストンロツド外周に設けられた
    第1、第2および第3ロツドシール: からなる熱ガス往復機械において、 前記第1ロツドシールと前記第2ロツドシール
    との間に設けられ前記圧縮作動空間側に位置する
    第1空間および前記第2ロツドシールと前記第3
    ロツドシールとの間に設けられ前記出力取出機構
    側に位置する第2空間を形成し、前記第1空間を
    第1フイルターを介して、前記第2空間を第2フ
    イルターおよび圧縮機を介して、夫々、前記圧縮
    作動空間に導通せしめてなる、熱ガス往復機械の
    軸封装置。
JP1094279A 1979-02-01 1979-02-01 Shaft sealing unit of thermal gas reciprocating machine Granted JPS55104549A (en)

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