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JPS5985449A - スタ−リングエンジン - Google Patents

スタ−リングエンジン

Info

Publication number
JPS5985449A
JPS5985449A JP19344882A JP19344882A JPS5985449A JP S5985449 A JPS5985449 A JP S5985449A JP 19344882 A JP19344882 A JP 19344882A JP 19344882 A JP19344882 A JP 19344882A JP S5985449 A JPS5985449 A JP S5985449A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
expansion
piston
compression
rod
lubricating oil
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
Application number
JP19344882A
Other languages
English (en)
Inventor
Katsumasa Araoka
勝政 荒岡
Shigemi Nagatomo
長友 繁美
Kiyoshi Kagawa
香川 澄
Toshinori Iwasaki
岩崎 敏則
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP19344882A priority Critical patent/JPS5985449A/ja
Publication of JPS5985449A publication Critical patent/JPS5985449A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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
    • F02G2270/00Constructional features
    • F02G2270/85Crankshafts

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、膨張シリンダと圧縮シリンダにそれぞれ加熱
器と冷却器とを付属せしめるとともに、両者を再生器に
よって互いに連結したスターリングエンジンに係り、特
にその摺動部の@隋方法及びロッドとピストンの接合方
法の改良に関する。
〔発明の技術的背景およびその問題点〕一般に、上記ス
ターリングエンジンは、熱エネルギによって膨張シリン
ダ等内のピストンを往復運動させる熱サイクル部と、そ
の出力を回転力として取り出すクランク機械部とを有し
ている。ところで、上記スターリングエンジンの動作液
体としてはHe 、H2、N2等の不凝縮性気体が使用
されており、その動作液体は、シリンダ部およびそれら
の連結部内に充填密封されている。
すなわち、第1図は上記スターリングエンジンの概略構
成図であって、機械室10頂壁部には膨張シリンダ2お
よび圧縮シリンダ3が突設されており、上記膨張シリン
ダ2には高温熱源によって加熱される加熱部4が接続さ
れ、圧縮シリンダ3には冷熱源によって冷却される冷却
器5が接続され、さらに上記加熱部4および冷却器5は
再生器6を介して互いに接続されている。
一方、上記膨張シリンダ2および圧縮シリンダa内には
、それぞれ膨張ピストン7および圧縮ピストン3が往復
動可能に配設されており、両ピストン7.8はそれぞれ
コネクティングロッド9゜10によって前記機械室1内
に水平に配設されたクランク軸11に連結され、両ピス
トン7.8が互いに所定位相差をもって往復動するよう
にしである。
ところで、上記膨張シリンダ2、圧縮シリンダ3、加熱
部4、冷却器5および再生器6並びにそれらを結ぶ配管
中には、He、H2、或はH2等の動作液体が封入され
ており、両ピストン部においては両ピストン7.8に装
着されたピストンリング12.13によってシールされ
ている。
しかして、加熱部4で動作液体が高温熱源によって加熱
されると、膨張して膨張ピストン7が圧下され、クラン
ク軸11の回動が行なわれる。また、上記膨張ピストン
7が上昇行程に移ると、動作液体は加熱部4を通過して
再生器6に移送され、そこで再生器6内に充填されてい
る蓄熱材に熱を与え、冷却器5へと流れて冷却され、圧
縮ピストン3の上昇行程に伴なって圧縮される。このよ
うにして圧縮された動作液体は逆に加熱部4側に流れ、
その途中で前記再生器6内の蓄熱材から熱を奪いながら
温度を上昇して、加熱部4へ流れ込み、そこで再び高温
熱源によって加熱膨張せしめられる。ところで、この種
のスターリングエンジンにおいては、上述のように回転
と往後の運動変換を行なうため、いくつかの摺動部があ
シ、またクランク室外へ出力を取り出すためにメカニカ
ルシールを採用している。これらに十分な潤滑油の供給
を行なわないと、カジリ等が発生し摺動抵抗の増加で効
率低下をまねき、また内命も低下する。ただし、供給が
十分すぎても潤滑油の抵抗が増大し効率低下をまねく。
その他、ロッドとピストンの接合部においては、加工及
び組立の精度を十分考慮しないと、摺動抵抗が増加し、
効率低下につながる。
〔発明の目的〕
本発明はこのような点に鑑み、いくつかの摺動部に摺動
抵抗が少なくて、エンジンの性能低下を捷ねくことなく
、十分な潤滑油を供給するとともに加工及び組立の精度
をそれほど考慮せずともエンジン性能を十分保持できる
ようにしたスターリングエンジンを提供することを目的
とする。
〔発明の概要〕
本発明は、膨張シリンダと圧縮シリンダにそれぞれ加熱
器と冷却器とを付属せしめるとともに、両者を再生器に
よって互いに連結したスターリングエンジンにおいて、
クランク軸の片端部に設置したギヤポンプでクランク室
内及びクランク軸等に設けた穴及び導管を通していくつ
かの摺動部に十分な潤滑油の供給を行ない、またロッド
とピストンの接合部は球面状によるビン結合で構成した
ことを特徴とする。
〔発明の実施例〕
以下、第2図乃至第4図を参照して本発明の実施例につ
いて説明する。
第2図において、本発明の主要構成要素の名称と機能を
以下説明する。
クランスケース101はクランク機構、エンジン全体を
保持、その内部に作動 ガスと潤滑油などを内蔵す る。
クランク室  103はクランクケース内空間であり、
クランク機構、作動ガ スおよび潤滑油などが存在 する。
クランク軸  105は膨張ピストン、圧縮ピストン、
圧縮ピストンの往復運 動を回転運動に変えるクラ ンク機構の一部であり、軸 出力を取り出す。
クランクピン 107はクランク軸と膨張コンロッドを
回転自在に結合する。
膨張コンロッド109はクランク軸と膨張ロッドを連結
し、膨張ピストンの往 復運動をクランク軸の回転 運動に変換する。
圧縮コンロッド111はクランク軸と圧縮ロッドを連結
し、圧縮ピストンの往 復運動をクランク軸の回転 運動に変換する。
潤 滑 油  113は潤滑および冷却を目的とする油
で、クランクケース内 に封入され、各摺動部に潤 滑機構により供給される。
膨張シリンダ i15は往復動する膨張ピストンを内蔵
し、この膨張シリンダ と膨張ピストン間に膨張室 を形成する。
膨張下部シリンダ117は膨張側ベアリングを固定する
とともに、膨張ロッドの 往復運動の方向を拘束する。
膨張側ベアリング119は膨張下部シリンダ内に固定さ
れ、膨張ロッドのなめら かな往復運動を実現する。
膨張口 ッ ド121は膨張下部シリンダ内を往復動す
る。
膨張ロッドビン123は膨張ロッドと膨張コンロッドを
連結する。
膨張ピストン125は膨張シリンダ内を往復動し、この
膨張ピストンと膨張シ リンダ間に膨張室を形成す る。
膨張ピストンリング127は膨張ピストンの溝内に装着
され、膨張室内作動ガスの 漏れを防止する。
膨張ロッドヒメトンリング129は膨張ロッドの溝内に
装着され、潤滑油が膨張ピストン 背面に移動するのを防止す る。
膨張結合ビン 131は膨張ピストンと膨張ロッドを結
合する。
下部シリンダ間に形成され る空間である。
熱遮へい板135は膨張ピストン内部に配置され、膨張
ピストンヘッドの 高温源からの熱輻射を防止 する。
支 持 棒  137は熱遮へい板を膨張ピストン下部
に固定する棒である。
通 路 管  139は膨張ピストン背面空間を膨張ピ
ストンが往復動するさ いの圧力脈動を低減するた めに、サージタンクへ連通 ずる通路管である。
するだめの水を供給する。
冷却水出口管 145は膨張ピストンリングを冷却する
だめの水を排出する。
冷 却 水  147は冷却ジャケットと膨張シリンダ
内に供給され、膨張ピ ストンリングを冷却する。
膨 張 室  149は膨張ピストンと膨張シリンダ間
に形成され、作動ガス か膨張する空間である。
加熱器入口空間151は膨張室と加熱器を結ぶ空間であ
る。
膨張ピストン内空間153は膨張ピストン内に形成され
る空間である。
圧縮シリンダ155は往復動する圧縮ピストンを内蔵し
、この圧縮シリンダ と圧縮ピストン間に圧縮室 を形成する。
圧縮下部シリンダ157は圧縮側ベアリングを固定する
とともに、圧縮ロッドの 往復運動の方向を拘束する。
圧縮側ベアリング159は圧縮下部シリンダ内に固定さ
れ、圧縮ロッドのなめら かな往復動を実現する。
圧縮ロッド  161は圧縮下部シリンダ内を往復動す
る。
圧縮ロッドビン163は圧縮ロッドと膨張コンロッドを
連結する。
圧縮ピストン 165は圧縮シリンダ内を往復動し、こ
の圧縮ピストンと圧縮シ リンダ間に圧縮室を形成す る。
漏れを防止する。
の背面に移動するのを防止 する。
圧縮結合ピン 171は圧縮ピストンと圧縮ロッドを結
合する。
る空間である。
通 路 管  179は圧縮ピストン背面空間を圧縮ピ
ストンが往復動するさ いの圧力脈動を低減するだ めの、サージタンクへ連通 ずる通路管である。
圧 縮 室  189は圧縮ピストンと圧縮シリンダ間
に形成され、作動ガス が圧縮する空間である。
冷却器入口空間191は圧縮室と冷却器を結ぶ空間であ
る。
冷却器ベローズ201は冷却器の外殻をなすもので、機
関全体の熱膨張による変 形などを吸収する。
る管であり、作動ガスを冷 却する。
冷却管内棒  209は冷却管内に挿入され、冷却管内
での作動ガスのデッド スペースを小さくする。
冷却管支持板 211は冷却管を適当な配置に支持する
シール溝  213はオーリングを装置して作動ガスの
漏れを防止するだめ の溝である。
オーリング 215はシール溝内に装置され、作動ガス
の漏れを防止する。
冷却水入口管 217L冷却器内作動ガスを冷却するた
めの水を供給する。
冷 却 水  219は冷却器ベローズと冷却管内に供
給され、冷却器内作動 ガスを冷却する。
冷却水出口管 221は冷却器内作動ガスを冷却するだ
めの水を排出する。
冷 却 室  223は冷却管と冷却管内棒の間の空間
で、作動ガスを冷却す る。
再生器ケース 225は冷却器と加熱器を接続し、内部
に再生用光てん物を保 持する。
充てん物   227は再生器ケース内に保持され、熱
の再生作用を行なう。
阿 生 室  229は再生器内の作動ガスが通過する
空間である。
加 熱 管  231は燃焼器内に位置し、この内部を
作動ガスが通過すると きに、作動ガスを加熱する。
加 熱 室  283は加熱管と加熱管内棒の間の空間
で、作動ガスを加熱す る。
加熱管内棒  235は加熱管内に挿入され、加熱管内
での作動ガスのデッド スペースを小さくする。
加熱器フランジ237は膨張シリンダと加熱器を接続す
る。
加熱器支持板 239は加熱管を適当な配置に支持する
ダ り ト241は高温の燃焼ガスを内部に保ち、外気
と断熱する。
燃 焼 室  243は高温の燃焼ガスが存在し、加熱
器内作動ガスを加熱す る。
燃 焼 器  245は燃料と空気を混合、着火して高
温の燃焼ガスを得る。
燃   料  247は燃焼器に供給する燃料である。
排 気 管  249は高温の燃焼ガスが加熱器で熱交
換した後の排気ガスを 排出する。
排   気  251は加熱器で熱交換した後の低温の
燃焼ガスである。
サージタンク 253は適当な容積をもち、膨張ピスト
ン背面空間と圧縮ビス トン背向空間に両端を連通 し、圧力脈動を減衰する。
サージタンク室255はサージタンク内の空間で、この
空間内で圧力脈動が減 衰される。
さらに第2図を参照して、本発明のスターリングエンジ
ンの構成システムを概略説明する。クランクケース10
1の上部には膨張シリンダ115および圧縮シリンダ1
55が突設されておシ、上記膨張シリンダ115の上部
には加熱器4の複数本の加熱管231の一端が接続され
、その加熱管231の他端は再生器6に接続されている
。−また、圧縮シリンダ155には冷却水によって冷却
される冷却器5が接続されており、その冷却器5が上記
再生器6に接続されている。
一方、上記膨張シリンダ115および圧縮シリンダ15
5内には、それぞれ膨張ピストン125および圧縮ピス
トン165が往復動可能に配設されており、両ピストン
125,165はそれぞれコネクティングロッド109
,111によってクランク軸105に連結され、両ピス
トンが互いに所定位相差例えば900をもって往復動す
るようにしである。
第3図おいては、第2図のA−0−A断面図であり、ク
ランク軸105の片端部にギャボレプ307を設置する
ことによりクランク軸と連動して潤滑油113、をクラ
ンクケース101に設けた穴301及びクランクケース
の密封フタ305にも設けた穴303を通してすいあげ
て、まずクランク軸に設けた穴309を通してクランク
軸と各Rのピストンコンロッド109,111の摺動部
323に供給し、各Rのピストンコンロッドに設けた穴
311を通して、各Rのピストンピン123,163 
、!:ピストンコンロッドの摺動部325にも潤滑油を
供給する。またそOまま各Rのピストンに設けた穴31
3を通して各Rの膨張、圧縮ロッド121,161と各
Rのスラストベアリング119,159の摺動部327
にも潤滑油を供給する。−またクランク軸に設けた穴3
09は他端に設けたベアリング押え315にも用意した
穴319にもつながっていて、ベアリング押えとつなが
る導管317を通してメカニカルシール321の摺動部
329にも同じように潤滑油を供給することが出来る。
第4図においては第3図のピストン部であるB部の改良
図でありピストンピンのかわりに球面状のビン331に
することにより、あらゆる方向も自由となりえるように
したものである。
〔発明の効果・〕
以上説明したように、本発明においては、いくつかの摺
動部を同時にクランク軸の連動によシ、摺動抵抗が少な
くて、エンジンの性能低下をまねくことなく、十分な潤
滑油を供給することが出来て寿命を延ばし、カジリ発生
及び気密性の低下等の事故のない信頼性の高いエンジン
を提供出来る。
またクランクビン部の改良により方向性が無くなシ、加
工及び組立の精度による性能低下を十分防ぐことが出来
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はスターリングエンジンの概略構成図、第2図は
本抛明のスターリングエンジンの一部断面側面図、第3
図は第2図のA−0−A断面図、第4図は、第3図のピ
ストンピン部であるII B”部改良図。 107・・・クランクピン、109・・・膨張コンロッ
ド、111・・・圧縮コンロッド、121・・・膨張ロ
ッド、123・・・膨張ロッドピン、161・・・圧縮
ロッド、163・・・圧縮ロッドビン。 代理人 弁理士 則 近 憲 佑 (ほか1名) 第1図 第2図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)膨張シリンダと圧縮シリンダにそれぞれ加熱器と
    冷却器とを付属せしめるとともに、両者を再生器によっ
    て互いに連結したスターリングエンジンにおいて、クラ
    ンク軸の片端部に設置したギヤポンプでクランク室内に
    設けた穴から、クランク軸及びロッド等に設けた穴、導
    管を通して、クランク軸とロッドの摺動部、ロッドとピ
    ストンの接合部、ピストン摺動部及びメカニカルシール
    部に潤滑油の供給を行なうようにしたことを特徴とする
    スターリングエンジン。
  2. (2)ロッドとピストンの接合部は球面状によるビン結
    合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。
JP19344882A 1982-11-05 1982-11-05 スタ−リングエンジン Pending JPS5985449A (ja)

Priority Applications (1)

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JP19344882A JPS5985449A (ja) 1982-11-05 1982-11-05 スタ−リングエンジン

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JP19344882A JPS5985449A (ja) 1982-11-05 1982-11-05 スタ−リングエンジン

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JPS5985449A true JPS5985449A (ja) 1984-05-17

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ID=16308157

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6487853A (en) * 1987-09-30 1989-03-31 Toshiba Corp Stirling engine

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS529954U (ja) * 1975-07-10 1977-01-24

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