專利名稱：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及自由活塞型發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，作為一般動(dòng)力源來(lái)說(shuō)，廣泛使用采用了奧托循環(huán)或狄塞爾循環(huán)等熱循環(huán)的發(fā)動(dòng)機(jī)等的內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)。但是這些內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)排出的廢氣會(huì)污染大氣，產(chǎn)生的噪音等公害成為很大的社會(huì)問(wèn)題。
此外，在冷凍機(jī)等冷凍循環(huán)中，一般采用蒸氣壓縮式的冷凍循環(huán)。作為工作氣體的致冷劑使用氟利昂氣體，利用其凝縮、蒸發(fā)而獲得期望的冷卻性。然而氟利昂的化學(xué)穩(wěn)定性非常高，一旦釋放到大氣中會(huì)到達(dá)平流層，從而破壞臭氧層。為此近年來(lái)，以特定氟利昂為對(duì)象的使用以及生產(chǎn)受到限制。
因此，不包含這些問(wèn)題的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)循環(huán)或者反向斯特林循環(huán)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)受到人們的注目。
使用了斯特林循環(huán)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是外燃發(fā)動(dòng)機(jī)，即使是在不特定熱源，如在內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)那樣使用燃料進(jìn)行燃燒的情況下，由于并不是在高溫、高壓下的燃燒，所以具有有害物質(zhì)不易發(fā)生等的優(yōu)點(diǎn)。
上述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)作為其工作氣體來(lái)說(shuō)，采用了氦氣、氫氣、氮?dú)獾炔粫?huì)對(duì)地球環(huán)境帶來(lái)不良影響的氣體。
此外，使用了反向斯特林冷凍循環(huán)的斯特林冷凍機(jī)，作為可以產(chǎn)生極低溫水平的寒冷的小型冷凍機(jī)之一而被公知。
在圖7中表示作為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的一例的自由活塞型斯特林冷凍機(jī)的側(cè)視剖視圖。
斯特林冷凍機(jī)B包括壓力容器1；固定在壓力容器1內(nèi)部中的缸體2；配置在缸體2內(nèi)部的動(dòng)力活塞3以及置換器4。動(dòng)力活塞3以及置換器4配置在同軸上，沿著該軸直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
置換器4具有置換器活塞41和桿42。桿42貫通形成于動(dòng)力活塞3的中心部的滑動(dòng)孔31，動(dòng)力活塞3以及置換器活塞41可平穩(wěn)地在缸體內(nèi)周面21上滑動(dòng)。此外，動(dòng)力活塞3彈性支持在動(dòng)力活塞支持彈簧5上，置換器4經(jīng)桿42通過(guò)置換器支持彈簧6而被彈性支持在壓力容器1上。
由壓力容器1所形成的空間被動(dòng)力活塞3分割成兩個(gè)空間。一側(cè)的空間是動(dòng)力活塞3的置換器4側(cè)的工作空間7，另一側(cè)是與動(dòng)力活塞3的置換器4相反的一側(cè)的背壓空間8。在這些空間之中填充有高壓氦氣等工作氣體。
動(dòng)力活塞3通過(guò)活塞驅(qū)動(dòng)體(此處是線性電動(dòng)機(jī)9)按規(guī)定的周期往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由此，工作氣體在工作空間7內(nèi)被壓縮或膨脹。置換器4通過(guò)工作空間7和背壓空間8的壓力差直線地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，動(dòng)力活塞3和置換器4被設(shè)定為，以規(guī)定的相位差按照相同的周期進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)使動(dòng)力活塞3和置換器4以規(guī)定的相位差進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成冷凍循環(huán)。在此處，若運(yùn)動(dòng)條件相同的話，位相差是由置換器4的質(zhì)量、置換器支持彈簧6的彈簧常數(shù)以及動(dòng)力活塞3的工作頻率決定的。
此外，工作空間7由置換器活塞41進(jìn)一步分割成兩個(gè)空間。一側(cè)的空間是包圍在動(dòng)力活塞3、置換器活塞41以及缸體2內(nèi)的壓縮空間71，另一空間是由缸體2前端部以及置換器活塞41包圍的膨脹空間72。在壓縮空間71內(nèi)產(chǎn)生高溫，在膨脹空間72內(nèi)得到冷熱。
一般來(lái)說(shuō)，大家都熟知冷熱的發(fā)生原理等反向冷凍循環(huán)，所以在此省略說(shuō)明。
置換器4以壓縮空間71和背壓空間8的壓力差作為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源，利用置換器4和支持彈簧6的共振來(lái)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。如果通過(guò)滑動(dòng)孔31使工作空間7和背壓空間8之間產(chǎn)生工作氣體的流動(dòng)，則該氣體的流動(dòng)成為流動(dòng)損失，結(jié)果引起斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的降低。因而，為了不使滑動(dòng)孔31內(nèi)的氣體流動(dòng)所帶來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)效率降低，優(yōu)選的情況是使滑動(dòng)孔31內(nèi)周面和外周面的直徑方向的間隙較小。
此外，在自由活塞型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了提高輸出(冷凍能力)而需要提高置換器4的共振頻率。
上述驅(qū)動(dòng)頻率隨著上述共振頻率的升高而升高，實(shí)際上可以升高置換器的共振頻率。共振頻率由彈性支持置換器4的質(zhì)量以及置換器4的彈簧6的彈簧常數(shù)來(lái)決定。為了升高置換器的共振頻率，因而有必要采用減輕置換器4的質(zhì)量、提高上述彈簧常數(shù)等的手段。
置換器4以壓縮空間71和背壓空間8的壓力差為直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)源，在面向背壓空間8的桿42上作用軸方向的力。若為了減輕置換器4的質(zhì)量而降低桿42的外徑，則桿42的強(qiáng)度下降，在反復(fù)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)之中，有可能由于作用于桿上的軸方向的力而變形。當(dāng)桿42上產(chǎn)生了微小變形的情況下，因?yàn)闂U42和滑動(dòng)孔31的間隙較小，所以即使桿42的微小變形，也會(huì)干擾桿42和滑動(dòng)孔31，在干擾處產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦。在產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦?xí)r，不能期待置換器4以及動(dòng)力活塞3的穩(wěn)定的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而產(chǎn)生斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)效率的降低、可靠性的下降、壽命縮短等不良情況。
此外，就算可以保持部件彼此的精度，由于桿42和滑動(dòng)孔31的間隙較小，所以在桿42的強(qiáng)度較低而進(jìn)行組裝以及分解等作業(yè)時(shí)，也有可能在桿42和滑動(dòng)孔31間產(chǎn)生干擾，成為產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦的狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
為此，本發(fā)明的目的是提供一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其動(dòng)作的可靠性較，動(dòng)作壽命較長(zhǎng)。
此外，本發(fā)明的目的是提供一種組裝分解等作業(yè)性良好的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的特征在于，包括壓力容器，在內(nèi)部封入了工作氣體；缸體，固定在上述壓力容器內(nèi)部；動(dòng)力活塞，設(shè)置在上述缸體內(nèi)部；置換器，在上述缸體內(nèi)部，與上述動(dòng)力活塞同軸配置，上述置換器具有置換器活塞，在上述缸體內(nèi)部滑動(dòng)；桿，連接固定在該置換器活塞上，并貫通在設(shè)置于上述動(dòng)力活塞的中心部的滑動(dòng)孔中，上述桿構(gòu)成為中空的管狀形狀。
此外，本發(fā)明的特征在于，在置換器活塞中該置換器活塞具有中空部，具有用來(lái)使工作氣體流入到該中空部?jī)?nèi)的1或2個(gè)以上的流入孔和用來(lái)使流入的氣體流出的1或2個(gè)以上的流出孔，上述流入孔在連接上述桿的壁面上從外表面向著上述中空部貫通，上述流出孔在置換器活塞的周側(cè)壁上從中空部向著外周面貫通，在上述桿中具有如下結(jié)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可防止經(jīng)該桿流入到置換器活塞中的驅(qū)動(dòng)氣體在相對(duì)于上述壓力容器的動(dòng)力活塞形成于置換器側(cè)的工作空間和相對(duì)于上述動(dòng)力活塞形成于與上述工作空間相反的一側(cè)上的背壓空間之間流動(dòng)。


圖1是本發(fā)明所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視剖視圖。
圖2是用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的側(cè)視剖視圖。
圖3是用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的側(cè)視剖視圖。
圖4是用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的側(cè)視剖視圖。
圖5是用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的側(cè)視剖視圖。
圖6是用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的側(cè)視剖視圖。
圖7是已有例的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的側(cè)視剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參考

本發(fā)明的實(shí)施方式。為了便于說(shuō)明，對(duì)于與已有例的圖7相同的部件使用同一附圖標(biāo)記。
圖1是作為本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)之一的自由活塞型斯特林冷凍機(jī)的側(cè)視剖視圖。
斯特林冷凍機(jī)A包括在內(nèi)部填充工作氣體的壓力容器1；固定于壓力容器1內(nèi)部的缸體2；可平穩(wěn)滑動(dòng)地配置在缸體2內(nèi)周面21上的動(dòng)力活塞3；與動(dòng)力活塞3同軸配置的置換器4a。動(dòng)力活塞3通過(guò)動(dòng)力活塞支持彈簧5彈性支持。置換器4a包括可在缸體2內(nèi)周面21上平穩(wěn)滑動(dòng)的置換器活塞41a；貫通設(shè)置于動(dòng)力活塞3的中央部的滑動(dòng)孔31的桿42a。置換器4a與動(dòng)力活塞3同樣，經(jīng)桿42a由置換器6彈性支持于壓力容器1中。
由缸體2所形成的空間被動(dòng)力活塞3分割成2個(gè)空間。一側(cè)的空間是動(dòng)力活塞3的置換器4a側(cè)的工作空間7，另一側(cè)是與動(dòng)力活塞3的置換器4a相反的一側(cè)的背壓空間8。在這些空間內(nèi)，并不限定于此，在此處填充了作為工作氣體的高壓氦氣。
動(dòng)力活塞3通過(guò)活塞驅(qū)動(dòng)體(在此處線性電動(dòng)機(jī)9)以規(guī)定的周期進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由此，工作氣體在工作空間7內(nèi)被壓縮或膨脹。置換器4a通過(guò)工作空間7和背壓空間8的壓力差而直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。此時(shí)，動(dòng)力活塞3和置換器4a被設(shè)定為，以規(guī)定的相位差按照同一周期進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)。通過(guò)以規(guī)定的相位差使動(dòng)力活塞3和置換器4a進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而構(gòu)成了反向斯特林冷凍循環(huán)。在此處，若運(yùn)動(dòng)條件相同的話，則相位差由置換器4a的質(zhì)量、置換器支持彈簧5的彈簧常數(shù)以及動(dòng)力活塞3的工作頻率決定。
此外，工作空間7進(jìn)一步由置換器活塞41a分割成2個(gè)空間。一側(cè)的空間是包圍在動(dòng)力活塞3、置換器活塞41a以及缸體2內(nèi)的壓縮空間71，另一側(cè)是由缸體2前端部以及置換器活塞41a所包圍的膨脹空間72。在壓縮空間71內(nèi)產(chǎn)生高溫，在膨脹空間72得到冷熱。
下面，對(duì)于實(shí)施例進(jìn)行說(shuō)明。另外，各實(shí)施例中的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)在形狀上，除了置換器以外，其余部分都與圖1中所示的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)相同。
省略置換器以外的部分的圖示。
(第1實(shí)施例)圖2是表示用于本案發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的1例的側(cè)視剖視圖。
圖2中所示置換器4a包括置換器活塞41a；與置換器41a同軸連接的桿42a。置換器活塞41a具有中空部410a。
桿42a形成為中空管狀。在桿42a端部的與置換器41a相連的連接部421a的外周面上，形成有陽(yáng)螺紋部422a。在置換器活塞41a的桿連接壁部411a的中心部上形成有陰螺紋部412a，桿42a的陽(yáng)螺紋部422a與陰螺紋部412a螺紋連接，通過(guò)鎖緊螺母Nt，以?shī)A持墊片W的方式緊固從相反側(cè)突出的陽(yáng)螺紋部422a，由此將桿42a固定在置換器41a上。
因?yàn)闂U42a是中空的，所以可輕量制作。此外，與同一重量的小直徑的桿相比，直徑變大截面系數(shù)也變大，從而可保持相對(duì)于因往復(fù)運(yùn)動(dòng)而產(chǎn)生的軸力所帶來(lái)的彎曲的強(qiáng)度。
在本實(shí)施例中，盡管置換器41a具有中空部410a，但是并不限定于此，也可使用實(shí)心的置換器活塞。但是從置換器的輕量化的觀點(diǎn)來(lái)看，優(yōu)選具有中空部的置換器活塞。
(第2實(shí)施例)圖3表示用于本發(fā)明的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的其它例的側(cè)視剖視圖。
圖3中所示的置換器4b包括置換器活塞41b和中空管狀的桿42b。置換器活塞41b具有中空部410b。置換器活塞41b和桿42b通過(guò)與在第1實(shí)施例中所示的方法相同的方法連接固定。即將桿42b的陽(yáng)螺紋部422b螺紋連接在置換器活塞41b的陰螺紋部412b上，以?shī)A持墊片W的方式將鎖緊螺母Nt螺紋連接在陽(yáng)螺紋部422b的突出于中空部410b的部分上，由此連接置換器活塞41b和桿42b。
桿42b，在與置換器活塞連接部421b相反的一側(cè)的端部423b上具有抑制氣體的流動(dòng)的密封部件424b。置換器活塞41b具有中空部410b，備有工作氣體流入孔413b和工作氣體流出孔414b。在置換器活塞41b的桿連接壁部411b上，形成有1個(gè)氣體流入孔413b。此外，在置換器活塞41b的周側(cè)壁上，沿著徑方向以等中心角度間隔(在此處是180°)形成有2個(gè)氣體流出孔414b。
當(dāng)置換器活塞41b滑動(dòng)時(shí)，工作氣體從氣體流入孔413b流入置換器活塞內(nèi)部410b中，流入到活塞內(nèi)部410b的氣體從流出孔414b流出。此時(shí)，流出氣體在缸體2和置換器活塞41b之間t1處(參考圖1)形成氣體的薄膜，作為氣體軸承發(fā)揮作用。通過(guò)置換器4b的滑動(dòng)而流入到置換器活塞內(nèi)部410b中的工作氣體雖然也流入到桿42b的中空部420b中，但是，由于氣體不會(huì)越過(guò)氣體密封部件424b流動(dòng)，所以可以防止氣體在工作空間和背壓空間之間流動(dòng)。
設(shè)置于置換器活塞41b的氣體流入孔413b在本例中為1個(gè)，但是可以裝備多個(gè)，即使氣體流出孔414b被限定為2個(gè)，但是也并不限定于以等中心角度間隔配置，可以廣泛采用能充分降低缸體2和置換器活塞41b之間的摩擦的情況。
設(shè)置于桿42b的端部423b上的氣體密封部件424b只要是可以防止氣體流動(dòng)的地方即可，可以設(shè)置在端部422b以外的地方。
(第3實(shí)施例)圖4中表示用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的又一其它例的側(cè)視剖視圖。
圖4中的置換器4c具有置換器活塞41c和中空管狀形狀的桿42c。置換器活塞41c與圖2中所示的置換器活塞41b同樣，也具有中空部410c，備有工作氣體流入孔413c和工作氣體流出孔414c。
在桿42c的置換器活塞連接部421c的內(nèi)周面上形成有陰螺紋部425c。在置換器活塞41c的桿連接壁部411c上，具有直徑與從外周面延伸的桿42c的外徑大體相同的桿連接用的孔415c。此外，還具有從桿連接壁部411c的內(nèi)周面延伸的、內(nèi)徑與后述的螺栓43c的陰螺紋部的外徑大體相同或者比其大的螺栓通孔416c。桿連接用的孔415c的內(nèi)徑形成為大于螺栓通孔416c的內(nèi)徑。桿連接用的孔415c和螺栓通孔416c通過(guò)桿連接壁部411c連接。
置換器活塞41c和桿42c的連接固定如下所述。將桿42c插入桿連接用的孔415c中，從置換器活塞41c的中空部410c側(cè)，以?shī)A持墊片W的方式螺紋連接陰螺紋部425c和具有直徑與陰螺紋部425c相同的陽(yáng)螺紋的螺栓43c。使用螺栓43c連接置換器活塞41c和桿42c，由此可以防止通過(guò)桿42c中空部420c的置換器活塞41c和背壓空間8的氣體流動(dòng)，進(jìn)而防止工作空間7和背壓空間8的氣體流動(dòng)。此外，在置換器4c往復(fù)運(yùn)動(dòng)的情況下，桿中空部420c為死空間，但是因?yàn)楣ぷ骺臻g7的氣體不會(huì)流入到中空部420c內(nèi)，所以可相應(yīng)地提高效率。
在上述實(shí)施例中，表示了將桿42c插入到桿連接用的孔415c中，并用螺栓43c螺紋連接固定的情況，但是并不限定于上述內(nèi)容，還可以采用如下方式，即將桿42c壓入桿連接用的孔415c中，通過(guò)螺紋連接陰螺紋部425c和螺栓43c，從而牢固固定。在將桿42c插入或壓入桿連接用的孔415c時(shí)，可以在接觸面上配置粘接劑以便固定。
此外，在桿42c的嵌合部上形成陽(yáng)螺紋，在桿連接用的孔415c的內(nèi)表面上形成陰螺紋，從而可以將桿42c螺紋連接在桿連接用的孔415c上。
通過(guò)上述各方法連接桿42c和置換器活塞41c后，可以焊接連接桿42c和置換器活塞41c的桿連接壁部411c，從而牢固地固定。
圖5表示在第3實(shí)施例中所示的置換器的其它例的側(cè)視剖視圖。
圖5中所示的置換器4d具有置換器活塞41d，該置換器活塞41d具有與圖2中所示的置換器活塞41b同樣的形狀。
在桿42d的與置換器活塞41d相連接的連接部421d的外周部上形成有陽(yáng)螺紋部422d，在連接部421d的中空部上備有氣體密封部件427d。
置換器活塞41d與桿42d的連接通過(guò)與第2實(shí)施例的連接方法同樣的方法來(lái)進(jìn)行。即，預(yù)先使備有氣體密封部件427d的桿42d的陽(yáng)螺紋部422d與置換器活塞41d的陰螺紋部412d相螺紋連接，以?shī)A持墊片W的方式使鎖緊螺母Nt與陽(yáng)螺紋部422d的向著中空部410d突出的部分螺紋連接，由此連接置換器活塞41d和桿42d。此時(shí)，與第2實(shí)施例不同的是，從氣體流入孔413d流入的工作氣體被氣體密封部件427d遮擋而不會(huì)流入到桿42d的中空部420d內(nèi)，而從氣體流出孔414d流出。因而，可以防止通過(guò)桿42d的中空部420d的背壓空間8和工作空間7之間的氣體流動(dòng)。
本實(shí)施例所表示的是，為了不使氣體在置換器活塞中空部410c(410d)和桿中空部420c(420d)之間流動(dòng)，從而通過(guò)1根螺栓43c一并緊固置換器活塞41c和桿42c，在桿的連接部421d上裝置氣體密封部件427d，但是并不限定于此，可以廣泛采用可防止置換器活塞中空部和桿中空部之間的氣體流動(dòng)的方式。
(第4實(shí)施例)圖6中表示用于本發(fā)明所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的置換器的另一其它例的側(cè)視剖視圖。
圖6中所示的置換器4e采用了置換器活塞41e，該置換器活塞41e具有與第2實(shí)施例中所示的置換器活塞41b相同的形狀。即，置換器活塞41e中空，備有氣體流入孔413e和氣體流出孔414e。桿42e是中空管狀形狀，備有2個(gè)(中心角度間隔180°)從中空部420e向著周側(cè)面外周部貫通的氣體流出口428e。此外，桿42e在與置換器活塞41e連接的連接部421e相反的一側(cè)的端部423e上，備有氣體密封部件424e。
置換器活塞41e和桿42e的連接方法與第2實(shí)施例的方法相同。即設(shè)置在桿42e的與置換器活塞41e連接的連接部421e上的陽(yáng)螺紋部422e，與置換器活塞4e的陰螺紋部412e相螺紋連接。而且，在陽(yáng)螺紋部422e的向著中空部410e突出的部分上，以?shī)A持墊片W的方式螺紋連接鎖緊螺母Nt，由此連接置換器活塞41e和桿42e。
從工作空間7通過(guò)氣體流入孔413e向著中空部410e流入的氣體一部分從氣體流出孔414e流出到活塞41e和缸體2之間，余下的部分流入到中空部420e內(nèi)，通過(guò)設(shè)置在桿42e上的流出口428e而流出到滑動(dòng)孔31和桿42e之間的間隙t2(參考圖1)，從而形成氣體的薄膜。該氣體薄膜是降低置換器4e滑動(dòng)時(shí)的滑動(dòng)孔31內(nèi)周面和桿42e外周面的摩擦的氣體薄膜，形成所謂的氣體軸承。
此外，通過(guò)置換器4e的滑動(dòng)，從而可以防止氣體從背壓空間8流入到桿中空部420e內(nèi)。由此，防止氣體的工作空間7和背壓空間8之間的氣體的流動(dòng)。
在本實(shí)施例中，列舉的情況是桿42e在桿42e的端部423e上裝置氣體密封部件424e，但是并不限定于該情況，也可廣泛采用其它形式，即通過(guò)桿中空部420e，不在置換器活塞中空部410e和背壓空間8之間引起氣體的流動(dòng)，使從活塞中空部410e向著桿中空部420e流入的氣體，通過(guò)流出口428e流出到間隙t2處。
流出口428e表示為2個(gè)，但是并不限定于該情況，可以廣泛采用能夠在桿42e周側(cè)面和滑動(dòng)孔31之間降低滑動(dòng)摩擦的氣體軸承。
第1～第4的實(shí)施例說(shuō)明了斯特林冷凍機(jī)，但是并不限定于冷凍機(jī)，也可適用于作為熱發(fā)動(dòng)機(jī)的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)等。
根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)以中空管狀形狀形成置換器的桿，從而使置換器整體輕量化，共振頻率得以升高，由此可以提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出(冷凍能力)。
此外，根據(jù)本發(fā)明，通過(guò)以中空管狀形狀形成置換器的桿，從而控制該桿的強(qiáng)度的降低，可以使置換器整體輕量化，由此提供一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性較高，高效率且壽命長(zhǎng)。
根據(jù)本發(fā)明，可以提供一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)可以防止或者降低通過(guò)桿的中空部的膨脹空間和背壓空間之間的氣體的流動(dòng)，可以相應(yīng)地防止發(fā)動(dòng)機(jī)效率的降低。
此外，在本發(fā)明中，在動(dòng)力活塞的滑動(dòng)孔和置換器的桿的間隙處做出氣體薄膜，形成氣體軸承，由此可以降低上述滑動(dòng)孔和上述桿的滑動(dòng)摩擦，從而使運(yùn)轉(zhuǎn)的可靠性相應(yīng)較高。
權(quán)利要求
1.一種自由活塞型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括壓力容器，在內(nèi)部封入了工作氣體；缸體，固定在上述壓力容器內(nèi)部；動(dòng)力活塞，設(shè)置在上述缸體內(nèi)部；置換器，在上述缸體內(nèi)部，與上述動(dòng)力活塞同軸地由支持彈簧彈性支持，上述壓力容器具有工作空間，相對(duì)于動(dòng)力活塞形成在置換器活塞側(cè)；背壓空間，相對(duì)于上述動(dòng)力活塞形成在與上述動(dòng)力活塞相反的一側(cè)，上述置換器具有置換器活塞，在上述缸體內(nèi)部滑動(dòng)；桿，連接固定在該置換器活塞上，并貫通在設(shè)置于上述動(dòng)力活塞的中心部的滑動(dòng)孔中，上述桿形成為中空的管狀形狀。
2.一種自由活塞型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括壓力容器，在內(nèi)部封入了工作氣體；缸體，固定在上述壓力容器內(nèi)部；動(dòng)力活塞，設(shè)置在上述缸體內(nèi)部；置換器，在上述缸體內(nèi)部，與上述動(dòng)力活塞同軸地由支持彈簧彈性支持，上述壓力容器具有工作空間，相對(duì)于動(dòng)力活塞形成在置換器活塞側(cè)；背壓空間，相對(duì)于上述動(dòng)力活塞形成在與上述動(dòng)力活塞相反的一側(cè)，上述置換器具有置換器活塞，在上述缸體內(nèi)部滑動(dòng)；桿，連接固定在該置換器活塞上，并貫通在設(shè)置于上述動(dòng)力活塞的中心部的滑動(dòng)孔中，為了使上述置換器輕量化以提高共振頻率，將上述桿取為中空的管狀形狀。
3.如權(quán)利要求1或2所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，上述置換器活塞具有中空部，具有使工作氣體流入到上述活塞中空部?jī)?nèi)的1或2個(gè)以上的流入孔和使流入到上述中空部?jī)?nèi)的氣體流出的1或2個(gè)以上的流出孔，上述流入孔在上述桿所連接的壁面上，從外表面向著中空部貫通，上述流出孔在置換器活塞的側(cè)周壁上，從中空部向著外周面貫通，具有防止通過(guò)上述桿的中空部的工作空間和背壓空間之間的工作氣體的流動(dòng)的機(jī)構(gòu)。
4.如權(quán)利要求3所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，防止上述氣體的流動(dòng)的機(jī)構(gòu)防止上述置換器活塞中空部和上述桿中空部之間的氣體流動(dòng)。
5.一種自由活塞型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，包括壓力容器，在內(nèi)部封入了工作氣體；缸體，固定在上述壓力容器內(nèi)部；動(dòng)力活塞，設(shè)置在上述缸體內(nèi)部；置換器，在上述缸體內(nèi)部，與上述動(dòng)力活塞同軸地由支持彈簧彈性支持，上述壓力容器具有工作空間，相對(duì)于動(dòng)力活塞形成在置換器活塞側(cè)；背壓空間，相對(duì)于上述動(dòng)力活塞形成在與上述動(dòng)力活塞相反的一側(cè)，上述置換器具有置換器活塞，在上述缸體內(nèi)部滑動(dòng)；桿，連接固定在該置換器活塞上，并貫通在設(shè)置于上述動(dòng)力活塞的中心部的滑動(dòng)孔中，上述置換器活塞具有中空部，具有使工作氣體流入到上述活塞中空部?jī)?nèi)的1或2個(gè)以上的流入孔和使流入到上述中空部?jī)?nèi)的氣體流出的1或2個(gè)以上的流出孔，上述流入孔在上述桿所連接的壁面上，從外表面向著中空部貫通，上述流出孔從置換器活塞的中空部向著外周面貫通，上述桿具有中空的管狀形狀，在上述桿中空部中相對(duì)于置換器活塞離開(kāi)上述流出口的位置處，具有防止工作空間和背壓空間之間的工作氣體的流動(dòng)的機(jī)構(gòu)，在與該桿的與周側(cè)壁的上述滑動(dòng)孔重疊的部分具有1或2個(gè)以上的氣體流出口，該氣體流出口在該桿的徑向方向上從中空部向著外周部貫通。
全文摘要
本發(fā)明提供一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)(A)，包括壓力容器(1)，在內(nèi)部封入了工作氣體；缸體(2)，固定在壓力容器(1)內(nèi)部；動(dòng)力活塞(3)，設(shè)置在缸體(2)內(nèi)部；置換器(4a)，在缸體(2)內(nèi)部，與動(dòng)力活塞(3)同軸配置，置換器(4)具有置換器活塞(41a)，在缸體內(nèi)部(2)滑動(dòng)；桿(42a)，連接固定在置換器活塞(41a)上，并貫通在設(shè)置于動(dòng)力活塞(3)的中心部的滑動(dòng)孔(31)中，桿(42a)形成為中空的管狀形狀。
文檔編號(hào)F02G1/043GK1926320SQ200480042490
公開(kāi)日2007年3月7日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者坂元仁, 吉村和士, 山上真司, 北村義之, 安村浩至 申請(qǐng)人:夏普株式會(huì)社