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JPS6119953A - スタ−リングエンジン - Google Patents

スタ−リングエンジン

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Publication number
JPS6119953A
JPS6119953A JP59141025A JP14102584A JPS6119953A JP S6119953 A JPS6119953 A JP S6119953A JP 59141025 A JP59141025 A JP 59141025A JP 14102584 A JP14102584 A JP 14102584A JP S6119953 A JPS6119953 A JP S6119953A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
pressure
chamber
stirling engine
sealed
elastic membrane
Prior art date
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Pending
Application number
JP59141025A
Other languages
English (en)
Inventor
Michio Fujiwara
通雄 藤原
Yoshio Kazumoto
数本　芳男
Tamotsu Nomaguchi
野間口　有
Kazuo Kashiwamura
和生 柏村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Priority to US06/751,725 priority patent/US4620418A/en
Priority to DE8585304814T priority patent/DE3574757D1/de
Priority to EP85304814A priority patent/EP0167407B1/en
Publication of JPS6119953A publication Critical patent/JPS6119953A/ja
Pending legal-status Critical Current

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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。

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。
〔従来技術〕
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。
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シンの構成図
である。図において、１は膨張シリンダ、２はヒータチ
ューブ、３は再生器、４はクーラチューブ、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
レーサロッド、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ンドシール、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
プレーサの往復動作に変えるための第１コンロツド、１
４は動カビ・ストン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、１６．１
７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、クーラチ
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。
し７かるに、従来、第１０ソドシール７及び第２０ンド
シール１２には、リップシール 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。
〔発明め概要〕
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．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。
〔発明の実施例〕
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の内の作動ガス
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１０ソドシール
７と上記第１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
は動力ピストンロッド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１ｊ
！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連通管を示し
、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。
２４はバッファ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は上記差圧に見合った電気信
号を発止する演算制御回路である。
２６は上記電気信号によって開閉する電磁弁で、上記差
圧計の差圧が零となる様、演算制御回路２５により制御
されるものである。２７は反動室平均圧力と等しい２次
制御圧を有した圧力制御装置である。２８は高圧ガスタ
ンク、２９は第３連通管である。
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．ヒータチューブ２．再生器３、クーラチュ
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２０．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
。即ち、クランク軸部の回転軸シール２３がらのクラン
ク室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、高圧ガスタンク２８がらクランク室内にガスが
自動的に供給され、常に艷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膜１９．２０に加わるガス圧力は、
第１．第２ｖ！！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。
さらにエンジン性能に係る作動室１反動室には低粘性、
低分子量、高熱伝導率の水素又はヘリウムを密封し、エ
ンジン性能に直接影響しないクランク室内のガスとして
空気、窒素等の分子Ｍ５粘性の大きなガスが使用可能と
なり、クランクケース１００とクランク軸の間の回転軸
シール２３からのガスもれを、水素又はヘリウムを使用
した場合に比較して約１／１０程度にでき、エンジンの
実用化を可能ならしめることができる。
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（通称ガンマ形スタ
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。
〔発明の効果〕
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１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。
さらに、完全シールが望めないクランク室には空気、窒
素等の分子量が大きく粘性の高いガスを用いたので、回
転軸シールからのもれ量を水素、ヘリウムの場合の約１
／１０にすることができ、エンジンの実用化に非常に有
効となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
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ソドシール
、８・・・圧縮シリンダ、１０・・・動力ピストン、１
１・・・動力ピストンロッド、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・・・差圧計、２５・・・演算制御
回路、２６・・・電磁弁、２７・・・圧力制御装置、２
８・・・高圧ガスタンク、１０１・・・クランクケース
。 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)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）ディスプレーサの往復動によって圧力変動を生じ
    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、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ための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. （２）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おり、上記クラン
    ク室には高粘性、高分子量の第２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項記載のスター
    リングエンジン。
  3. （３）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２項記載のスターリングエ
    ンジン。
  4. （４）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
    、該差圧に応じた電気信号を発生する演算制御回路と、
    該電気信号によって開閉する電磁弁と、該電磁弁を通し
    て上記反動室平均圧力と等しい圧力の第２のガスを上記
    クランク室へ供給する圧力制御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２項又は第３項記
    載のスターリングエンジン。
JP59141025A 1984-07-06 1984-07-06 スタ−リングエンジン Pending JPS6119953A (ja)

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EP85304814A EP0167407B1 (en) 1984-07-06 1985-07-05 A stirling engine

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