專(zhuān)利名稱(chēng)：斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的制作方法
參照引用相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)依據(jù)35 USC 119，要求于2001年3月14日申請(qǐng)的日本申請(qǐng)2001-071796以及2001年3月16日申請(qǐng)的日本申請(qǐng)2001-075568的優(yōu)先權(quán)。本申請(qǐng)的全部?jī)?nèi)容與此相關(guān)。
上述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)存在一個(gè)問(wèn)題，由于驅(qū)氣氣缸和動(dòng)力氣缸彼此連接為一個(gè)整體，體積龐大，致使在某些應(yīng)用場(chǎng)合，其機(jī)器的布局自由度下降。
上述現(xiàn)有技術(shù)中的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)由于驅(qū)氣活塞和動(dòng)力活塞互相以機(jī)械連接結(jié)合在一起，兩者之間保持著特定的相位差，于是動(dòng)力活塞的相位便由驅(qū)氣活塞的相位單獨(dú)決定。因此，由于在現(xiàn)有技術(shù)中的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)里，僅僅通過(guò)調(diào)節(jié)驅(qū)氣單元發(fā)熱部分的發(fā)熱量來(lái)控制動(dòng)力活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)，反應(yīng)性能較差，因此其應(yīng)用受到功率源的制約，而該功率源的載荷變量較小。
基于上述原因，本發(fā)明的目的在于提供一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的控制單元，它能夠確實(shí)地控制動(dòng)力活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)，具有高反應(yīng)性能的系統(tǒng)，使得斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的應(yīng)用得到改善。
為了達(dá)到上述目的，根據(jù)本發(fā)明的第一個(gè)特點(diǎn)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，該驅(qū)氣活塞把氣缸內(nèi)部分隔成一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還具有一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中可滑動(dòng)地鑲嵌著一個(gè)動(dòng)力活塞，以構(gòu)成一個(gè)和上述壓縮室相連接的操作室。驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元相互分離布置。壓縮室通過(guò)一個(gè)壓力管道與操作室相連。驅(qū)氣活塞上連接有一個(gè)可以任意控制驅(qū)氣活塞的控制致動(dòng)裝置。
基于本發(fā)明的第一個(gè)特征，驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元可以相互分離布置，特別是可以安排在任何想要安放的位置，因而增加了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的布置自由度，從而增強(qiáng)了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。此外，通過(guò)用控制致動(dòng)裝置來(lái)控制驅(qū)氣活塞的相位和運(yùn)行速度，就能夠?qū)?dòng)力氣缸單元進(jìn)行自由遙控。
根據(jù)本發(fā)明的第二個(gè)特征，在第一個(gè)特征基礎(chǔ)上壓力管道還是柔性的。根據(jù)該第二特征，由于壓力管道的柔性，驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元可以相對(duì)移動(dòng)，因此驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元的布置不會(huì)相互影響。從而進(jìn)一步增加了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)布局的自由度，又加大了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)特征，在第一或二個(gè)特征基礎(chǔ)上，在壓縮室和壓力管道之間設(shè)有液壓轉(zhuǎn)換器，用來(lái)把壓縮室內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)換成液壓，把液壓傳送到操作室。
基于第三個(gè)特征，由于驅(qū)氣單元內(nèi)壓縮室里的壓力是通過(guò)液壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成液壓并傳遞到操作室的，就使得壓力管道和操作室內(nèi)都不會(huì)發(fā)生彈性壓縮，從而提高了壓力傳遞的效率，彈性壓縮在使用工作氣體作為傳送介質(zhì)時(shí)就易于發(fā)生。而以氣體作為傳遞媒質(zhì)的情況下，是很容易發(fā)生這種彈性壓縮的。此外，由于壓力管道內(nèi)充滿(mǎn)了不可壓縮的流體，這就有可能消除壓力管道內(nèi)部容積轉(zhuǎn)變成斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)失效容積的可能性，從而提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的理論效率。
根據(jù)本發(fā)明第四個(gè)特征，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有一個(gè)控制系統(tǒng)，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，該驅(qū)氣活塞把氣缸內(nèi)部分割成一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還具有一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中可滑動(dòng)地鑲嵌著一個(gè)動(dòng)力活塞，以構(gòu)成一個(gè)和上述壓縮室相連接的操作室。該控制系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置，用來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)氣活塞，還裝有一個(gè)驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器，以探測(cè)驅(qū)氣活塞的位置。還有一個(gè)動(dòng)力活塞位置探測(cè)器，用來(lái)探測(cè)動(dòng)力活塞的位置，還有一個(gè)控制單元，依據(jù)上述兩個(gè)活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)對(duì)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制。
利用該第四特征，通過(guò)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置在適當(dāng)時(shí)候使驅(qū)氣活塞運(yùn)轉(zhuǎn)，可以高響應(yīng)度地控制動(dòng)力活塞的運(yùn)動(dòng)，從而提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍，特別是因?yàn)轵?qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)行是受控制單元控制的，而該控制單元又是根據(jù)從驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器和動(dòng)力活塞位置探測(cè)器得到的信號(hào)進(jìn)行運(yùn)作的，這就使得無(wú)論驅(qū)氣單元的發(fā)熱部分的發(fā)熱情況如何，動(dòng)力活塞的運(yùn)行、停止、運(yùn)轉(zhuǎn)速度和停止位置都能被自由地控制。
根據(jù)本發(fā)明的第五個(gè)特征，控制單元操控驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置，從而改變驅(qū)氣活塞和動(dòng)力活塞之間的相位差。
基于該第五特征，可以自由地控制動(dòng)力活塞的定時(shí)運(yùn)行和定時(shí)停止。
根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)特征，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)控制系統(tǒng)，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，該驅(qū)氣活塞把氣缸內(nèi)部分割成一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還具有一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中可滑動(dòng)地鑲嵌著一個(gè)動(dòng)力活塞，以構(gòu)成一個(gè)和上述壓縮室相連接的操作室。該控制系統(tǒng)包括一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)氣活塞的驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置，還包括一個(gè)熱量控制裝置，用來(lái)控制驅(qū)氣氣缸發(fā)熱部分所產(chǎn)生的熱量，該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)驅(qū)氣活塞位置的驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器，還包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器。該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)控制單元，依據(jù)上述兩個(gè)活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)來(lái)控制熱量控制裝置的運(yùn)作。
基于該第六特征，通過(guò)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)氣活塞，可以高響應(yīng)度地控制動(dòng)力活塞的動(dòng)作，從而提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。特別是因?yàn)橛脕?lái)控制驅(qū)氣氣缸發(fā)熱部分所產(chǎn)生熱量的熱量控制裝置是受控制單元控制的，而該控制單元又是根據(jù)活塞位置探測(cè)器和動(dòng)力活塞位置探測(cè)器測(cè)得的信號(hào)來(lái)發(fā)揮其控制功能的，因此能高效率地利用上述發(fā)熱部分所產(chǎn)生的熱量。
根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)特征，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)控制系統(tǒng)，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，該驅(qū)氣活塞把氣缸內(nèi)部分割成一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還具有一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中可滑動(dòng)地鑲嵌著一個(gè)動(dòng)力活塞，以構(gòu)成一個(gè)和上述壓縮室相連接的操作室。該控制系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置，用來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)氣活塞，該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)連接于動(dòng)力活塞的負(fù)載調(diào)節(jié)器，用來(lái)調(diào)節(jié)負(fù)載設(shè)備的負(fù)載，該控制系統(tǒng)也包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器，該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)控制單元，依據(jù)上述兩個(gè)活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)來(lái)控制負(fù)載調(diào)節(jié)器的運(yùn)作。
基于該第七特征，通過(guò)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)氣活塞，可以高響應(yīng)度地控制動(dòng)力活塞的動(dòng)作，從而提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。特別是因?yàn)樨?fù)載調(diào)節(jié)器是受控制單元控制的，而該控制單元又是根據(jù)活塞位置探測(cè)器和動(dòng)力活塞位置探測(cè)器測(cè)得的信號(hào)來(lái)進(jìn)行其控制運(yùn)作的，因此即使發(fā)熱部分所產(chǎn)生的熱量有些變化時(shí)動(dòng)力活塞的輸出功率仍能保持穩(wěn)定。
驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置等同于本發(fā)明實(shí)施例中所述的控制致動(dòng)裝置20、20A和20B。驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器等同于驅(qū)氣活塞傳感器21。動(dòng)力活塞位置探測(cè)器等同于曲/伸傳感器51或動(dòng)力活塞傳感器。熱量控制器等同于燃料調(diào)節(jié)器44。
通過(guò)對(duì)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的簡(jiǎn)要說(shuō)明，以及對(duì)具體例子的詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員顯然可以從以上的詳細(xì)說(shuō)明中，在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和范圍內(nèi)進(jìn)行修正和改變，這一點(diǎn)是可以理解的。


圖1為依據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例中，佩帶假肢驅(qū)動(dòng)單元使用者的后視圖，該假肢包括一個(gè)斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)；圖2為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的垂直剖面圖；圖3為用于說(shuō)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)控制致動(dòng)裝置一個(gè)例的子垂直剖面圖；圖4為控制致動(dòng)裝置的另一例子的透視圖；圖5為控制致動(dòng)裝置的又一例子的透視圖；圖6為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的控制系統(tǒng)的程序方框圖；圖7為本發(fā)明相應(yīng)于圖1的第二實(shí)施例的示意圖；圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例的輪椅正面圖；圖9為相應(yīng)于本發(fā)明第四實(shí)施例的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的垂直剖面圖；圖10為相應(yīng)于本發(fā)明第五實(shí)施例的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的垂直剖面圖11為相應(yīng)于本發(fā)明第六實(shí)施例的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的垂直剖面圖；圖12(a)、12(b)、12(c)為相應(yīng)于本發(fā)明第七實(shí)施例的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)的垂直剖面圖。
根據(jù)圖1和圖2所示本發(fā)明的第一實(shí)施例，圖1和圖2說(shuō)明了本發(fā)明斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E。通常應(yīng)用于驅(qū)動(dòng)假腿1。假腿1包括與承窩2a成一整體的假股2；承窩2a是供患者插入殘腿用的。假脛4通過(guò)假關(guān)節(jié)和假股2的下端可曲/伸的連接，腳5連接到假脛4的下端。
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E包含一個(gè)驅(qū)氣單元6和控制單元7。這兩部分安裝在腰帶B上，而腰帶B佩帶于患者的腰部。動(dòng)力氣缸8安裝在假腿1上，位于假股2和假脛4之間的位置。壓力管道22把驅(qū)氣單元6中所產(chǎn)生的壓力傳遞到動(dòng)力氣缸單元8。該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E的結(jié)構(gòu)將在下面參照?qǐng)D2作更詳細(xì)的描述。
驅(qū)氣單元6包括一個(gè)驅(qū)氣氣缸10，驅(qū)氣活塞13可滑動(dòng)地鑲嵌入氣缸10，從而把氣缸10的內(nèi)部分割為一個(gè)膨脹室11和一個(gè)收縮室12，其中的膨脹室11位于氣缸10頭部一側(cè)，其中的壓縮室12位于氣缸10底部一側(cè)。燃燒部件14設(shè)置于驅(qū)氣氣缸10的頭部的周?chē)渥饔檬墙o膨脹室11加熱。散熱件15設(shè)置在驅(qū)氣氣缸的底部，其作用是冷卻壓縮室12。一個(gè)熱再生器17安裝在膨脹室11和壓縮室12的連接件16中間。一個(gè)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)的控制致動(dòng)裝置20通過(guò)一個(gè)通入驅(qū)氣氣缸底部的導(dǎo)桿13a來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)氣活塞。探測(cè)驅(qū)氣活塞位置的驅(qū)氣活塞傳感器21安裝在控制致動(dòng)裝置20上。
燃燒部件14是催化型的，其中燃燒室25充滿(mǎn)用于燃燒的催化劑26，燃燒室25形成在驅(qū)氣氣缸21的頭部的外表面上。燃料-空氣混合裝置27裝在燃燒室25的一端，廢氣排放管28裝在燃燒室25的另一端。
在燃燒室25的周?chē)纬闪税鼑紵?5的熱交換壁29和廢氣排放管28的基礎(chǔ)部分。在熱交換壁29的周?chē)纬蔀樽o(hù)罩3用于包圍和覆蓋熱交換壁29。護(hù)罩30上的空氣引入部件31和燃料-空氣混合裝置27的空氣入口，通過(guò)空氣管道32相連接。該空氣管道曲折地經(jīng)過(guò)燃燒室25，熱交換壁29以及護(hù)罩30中其中兩者之間的每一個(gè)間隙。
一個(gè)熱-電轉(zhuǎn)化器件34另外設(shè)置在護(hù)罩30靠近熱交換壁29的地方。該熱-電轉(zhuǎn)化器件34把熱交換壁29轉(zhuǎn)移出來(lái)的熱能轉(zhuǎn)化為電能給蓄電池39充電。用于容納控制致動(dòng)裝置20的支撐壁35在支撐控制致動(dòng)裝置20的固定部分的同時(shí)，與護(hù)罩30連成一體。
控制單元7包含一個(gè)電子控制單元37和一個(gè)燃料筒38以及一個(gè)作為電子控制單元37的電源的蓄電池39，還包含一個(gè)可以任意操縱電子控制單元37的手動(dòng)控制器40。電子控制單元37、燃料筒38和蓄電池39安裝在控制盒41里面。燃料筒里盛放著比如輕質(zhì)汽油、酒精或液化石油氣之類(lèi)的燃料。
燃料筒38的燃料出口通過(guò)燃料導(dǎo)管42和燃料-空氣混合裝置27的入口相連接。調(diào)節(jié)燃料流量的燃料調(diào)節(jié)器44裝在燃料導(dǎo)管42中。火花塞45安裝在燃燒室25上混合裝置27的鄰近處。
動(dòng)力氣缸單元8包括一個(gè)動(dòng)力氣缸47。動(dòng)力氣缸47可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地和假股2、假脛4中的其中一個(gè)相連接，動(dòng)力活塞48在可滑動(dòng)地嵌入動(dòng)力氣缸47的同時(shí)，可樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)地連接于假脛4、假股2中的另一個(gè)。在動(dòng)力氣缸47里，通過(guò)動(dòng)力活塞48所形成的操作室49通過(guò)壓力管道22和驅(qū)氣單元6的壓縮室12相連接。
用來(lái)探測(cè)假股2和假脛4之間形成的曲/伸角度的曲/伸傳感器51(亦即動(dòng)力活塞傳感器)安裝在假股2和假脛4之間。曲/伸傳感器51輸出的信號(hào)和手動(dòng)控制器40輸出的信號(hào)以及驅(qū)氣活塞傳感器21輸出的信號(hào)都輸入電子控制單元37。根據(jù)這些信號(hào)，電子控制單元37控制著控制致動(dòng)裝置20和燃料調(diào)節(jié)器44。
控制致動(dòng)裝置20的例子將參照?qǐng)D3至圖5予以描述。
圖3所示的控制致動(dòng)裝置20外形類(lèi)似音圈馬達(dá)。磁體61固定在底部封閉的圓柱形磁軛60的內(nèi)端壁上。一個(gè)能沿軸向移動(dòng)的圓柱式可動(dòng)線(xiàn)圈63包圍著和磁體61前端相連接的磁極片62。一端連接到驅(qū)氣活塞13的導(dǎo)桿13a另一端和圓柱形圓柱式可動(dòng)線(xiàn)圈63相連接。一個(gè)環(huán)形的導(dǎo)線(xiàn)座64和磁軛60的開(kāi)放端相連接。隔膜65伸展于導(dǎo)線(xiàn)座64和導(dǎo)桿13a之間。探測(cè)圓柱式可動(dòng)線(xiàn)圈63位置的起驅(qū)氣活塞傳感器21的作用的行程傳感器，被安放在磁軛60的一個(gè)端壁上。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，通過(guò)重復(fù)轉(zhuǎn)換施加到可動(dòng)線(xiàn)圈63上的電流的方向，可動(dòng)線(xiàn)圈63上產(chǎn)生的磁力和磁體61的磁力相互作用下，導(dǎo)桿13a就能帶動(dòng)驅(qū)氣活塞作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
如圖4所示的控制致動(dòng)裝置20的結(jié)構(gòu)是，導(dǎo)桿13a通過(guò)球螺桿68與可以正/反向轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)67的轉(zhuǎn)子67r相連接。本例中，導(dǎo)桿13a的轉(zhuǎn)動(dòng)被一個(gè)禁轉(zhuǎn)裝置(未繪出)所遏制。一個(gè)探測(cè)轉(zhuǎn)子67r轉(zhuǎn)動(dòng)角度的譯碼器裝在電動(dòng)機(jī)67的啟動(dòng)裝置67s中，譯碼器的作用與驅(qū)氣活塞傳感器21的作用相同。
利用這種構(gòu)造，導(dǎo)桿13a通過(guò)重復(fù)電動(dòng)機(jī)67的轉(zhuǎn)子67r的正/反向轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)氣活塞13作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
在圖5所示的控制致動(dòng)裝置20中，導(dǎo)桿13a和能夠正/反向轉(zhuǎn)動(dòng)的電動(dòng)機(jī)70的傳動(dòng)軸70r通過(guò)齒條/齒輪機(jī)構(gòu)連接。即使在本例中，用來(lái)探測(cè)傳動(dòng)軸70r轉(zhuǎn)角位置的譯碼器裝在電動(dòng)機(jī)70的啟動(dòng)裝置70s中，譯碼器的作用與驅(qū)氣活塞傳感器21的作用相同。
通過(guò)這種構(gòu)造，導(dǎo)桿13a通過(guò)重復(fù)電動(dòng)機(jī)70的傳動(dòng)軸70r的正/反轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)氣活塞13作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
第一實(shí)施例的功能描述如下。
燃料由燃料筒38提供。燃料的流量由燃料調(diào)節(jié)器44進(jìn)行調(diào)節(jié)。燃料供入燃料-空氣混合裝置27后，和經(jīng)由空氣引入部件31流過(guò)空氣通道32進(jìn)入該混合裝置的空氣相混合?？諝?燃料的混合物一旦被火花塞45所點(diǎn)燃，就會(huì)在催化劑26的作用下繼續(xù)加速燃燒，并以特定的高溫度從驅(qū)氣氣缸10頭部一側(cè)給膨脹室11加熱。燃燒產(chǎn)生的廢氣則通過(guò)廢氣排放管28排出。
散熱件15使壓縮室保持在特定的低溫度狀態(tài)。熱量再生器通過(guò)連接件16從在膨脹室11和壓縮室12之間流動(dòng)著的工作氣體中吸收熱量。
控制致動(dòng)裝置20按照電子控制單元37發(fā)出的指令運(yùn)作，使驅(qū)氣活塞13往復(fù)運(yùn)動(dòng)，從而在壓縮室12產(chǎn)生一定幅度的壓力，該壓力通過(guò)柔性壓力管道傳遞到動(dòng)力氣缸47的操作室49，使動(dòng)力活塞48也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)來(lái)帶動(dòng)假脛4作出相對(duì)假股2的曲/伸動(dòng)作。假脛4通過(guò)相對(duì)于假股2的曲/伸運(yùn)動(dòng)來(lái)幫助患者行走。
此時(shí)，為了有效地驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞48，電子控制單元37通過(guò)曲/伸傳感器51的輸出信號(hào)來(lái)識(shí)別動(dòng)力活塞48的位置，并且運(yùn)轉(zhuǎn)控制致動(dòng)裝置20，使得驅(qū)氣活塞13超前于動(dòng)力活塞48，超前程度換算為曲柄角時(shí)為90°。此外，電子控制單元37還能控制驅(qū)氣活塞13的運(yùn)轉(zhuǎn)速度從零到任意速度。于是假脛4相對(duì)于假股2的曲/伸速度也就可以從零調(diào)節(jié)到任意值。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，假腿1可以依照患者的意愿走動(dòng)。
由于燃燒部件的燃燒方式是催化型的連續(xù)燃燒，這就可以提高燃燒效率并且避免燃燒狀況的任何波動(dòng)。此外，由于選用了燃料筒38，使得迅速補(bǔ)充燃料成為可能，有助于驅(qū)動(dòng)假腿使患者能夠長(zhǎng)時(shí)間行走。
由于作為電子控制單元37電源的蓄電池39消耗很小，燃燒部件14產(chǎn)生的熱量又通過(guò)熱-電轉(zhuǎn)化器件轉(zhuǎn)化成電能存入蓄電池39，使蓄電池的使用壽命得以延長(zhǎng)。
由于只把動(dòng)力氣缸單元8安裝在假腿1上，而比較重的驅(qū)氣單元6、燃料筒38和電子控制單元37等都安裝于腰帶B上，此腰帶佩戴于患者的腰部；驅(qū)氣單元6和動(dòng)力氣缸單元8又是通過(guò)柔性壓力管道22相連接的，這些都使得假腿變輕、變細(xì)，保證了假腿1平穩(wěn)的曲/伸動(dòng)作。也可以使患者通過(guò)帶上或卸下腰帶B方便迅速、輕而易舉地帶上或卸下驅(qū)氣單元。
如上所述，驅(qū)氣單元6和動(dòng)力氣缸單元8可以彼此分離地進(jìn)行布置。尤其是他們可以自由地安放在人們想要安放的地方。其結(jié)果是增加了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)布局的自由度，從而擴(kuò)大了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍，有可能把它作為假腿1以外的驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)手段。而且通過(guò)控制致動(dòng)裝置20來(lái)控制驅(qū)氣活塞13的相位和運(yùn)作速度，還可以對(duì)動(dòng)力活塞進(jìn)行自由遙控。
下面將參照?qǐng)D6對(duì)假腿1的控制進(jìn)行更充分的描述。接收到曲/伸傳感器51探測(cè)到的信號(hào)后，電子控制單元31決定出腿的動(dòng)作方式，比如行走、跑步、上坡、下坡、上臺(tái)階或下臺(tái)階。也決定出腿的動(dòng)作程式，比如站立、休息、倚靠或踢。通過(guò)和基本的腿動(dòng)作模式相比較，參照基本的模參量，計(jì)算出和曲/伸傳感器探測(cè)信號(hào)相對(duì)應(yīng)的曲/伸位置標(biāo)準(zhǔn)值，并把計(jì)算結(jié)果當(dāng)做目標(biāo)數(shù)值輸出給控制致動(dòng)裝置20。同時(shí)電子控制單元37計(jì)算出對(duì)應(yīng)于上述目標(biāo)數(shù)值的由燃燒部件14產(chǎn)生的熱量，作為控制信號(hào)輸出給燃料調(diào)節(jié)器44。
手動(dòng)控制器40能改變驅(qū)氣活塞13和動(dòng)力活塞48之間的相位差，并給電子控制單元發(fā)出啟動(dòng)或停止整個(gè)系統(tǒng)的指令。尤其是當(dāng)患者想用假腿1向上或向下行走或者是一級(jí)的跨度大于通常的階梯時(shí)，手動(dòng)控制器能給出一個(gè)增/減曲/伸角度的指令信號(hào)。
下面將描述如圖7所示的本發(fā)明第二實(shí)施例。按照該第二實(shí)施例，一個(gè)能把壓縮室12的壓力轉(zhuǎn)化為液壓的液壓轉(zhuǎn)換器53安裝在驅(qū)氣單元6上。液壓轉(zhuǎn)換器53的輸出部分通過(guò)壓力管道22和動(dòng)力氣缸47的操作室49相連接。其他的結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例相同。因此圖7相應(yīng)于第一實(shí)施例的部件標(biāo)上了相同的數(shù)字標(biāo)記，并不再重復(fù)描述這些部件。
根據(jù)第二實(shí)施例，由于驅(qū)氣單元6的壓縮室12里的壓力通過(guò)液壓轉(zhuǎn)換器53轉(zhuǎn)化成了液壓，而且該液壓傳遞到了動(dòng)力氣缸47的操作室49，因而有可能消除使用氣體傳遞壓力時(shí)曾經(jīng)在壓力管道22和操作室49里面發(fā)生的彈性壓縮，從而改善了壓力傳遞的效率。再者，由于壓力管道22里充滿(mǎn)了不可壓縮的流體，便有可能消除壓力管道22內(nèi)容積成為斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E無(wú)效容積的可能性，從而改善了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的理論效率。
下面將描述如圖8所示的第三實(shí)施例。其中，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E被用來(lái)控制輪椅W座位的姿態(tài)。在輪椅W中，座位76通過(guò)X形機(jī)械連接件75和支撐輪子73的框架74相連接。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E的驅(qū)氣單元6裝在框架74的背面，而動(dòng)力活塞48和動(dòng)力氣缸單元8的動(dòng)力氣缸47則分別連接于框架74和座位76。一個(gè)傾斜傳感器(未繪出)也裝在座位76上。在該傳感器輸出信號(hào)的基礎(chǔ)上，驅(qū)氣單元6的控制致動(dòng)裝置20以能使座位傾角保持為零的狀態(tài)運(yùn)行，以此為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力活塞48。通過(guò)這樣對(duì)座位姿態(tài)的控制，無(wú)論路面如何傾斜，通常都能使座位保持水平狀態(tài)。既增加了舒適度，又通過(guò)采用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E降低了重量的增加，從而可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離驅(qū)動(dòng)。
下面將描述如圖9所示的本發(fā)明第四實(shí)施例。其中，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E的動(dòng)力活塞48通過(guò)機(jī)械搖柄80來(lái)驅(qū)動(dòng)發(fā)電機(jī)81。發(fā)電機(jī)81的輸出端通過(guò)一個(gè)負(fù)載調(diào)節(jié)裝置82和電池或馬達(dá)之類(lèi)的負(fù)載設(shè)備83相連接。該負(fù)載調(diào)節(jié)裝置82適合于用來(lái)調(diào)節(jié)施加于設(shè)備83的負(fù)載。該負(fù)載調(diào)節(jié)裝置82在驅(qū)氣活塞傳感器21和動(dòng)力活塞傳感器51探測(cè)到的信號(hào)基礎(chǔ)上，通過(guò)電子控制單元37加以控制。
圖9的其他結(jié)構(gòu)和第一實(shí)施例中的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)相同。因此在圖9中，與第一實(shí)施例所用斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E部件對(duì)應(yīng)相同的部分以相同的數(shù)字進(jìn)行標(biāo)記，并省略重復(fù)的描述。
根據(jù)第四實(shí)施例，即使驅(qū)氣單元8的燃燒部件14所產(chǎn)生的熱量有某些變化，動(dòng)力活塞48的輸出仍能保持穩(wěn)定。
下面將描述如圖10所示的本發(fā)明第五實(shí)施例。其中，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E包括一對(duì)驅(qū)氣單元6A和6B，以及一個(gè)單獨(dú)的雙動(dòng)式的動(dòng)力氣缸單元8。這對(duì)驅(qū)氣單元6A和6B以各自的驅(qū)氣氣缸10頭部相對(duì)的方式布置。用于加熱驅(qū)氣氣缸10的兩個(gè)頭部的共同的燃燒部件14包圍著兩個(gè)驅(qū)氣氣缸10的頭部。兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B各自的驅(qū)氣活塞13的導(dǎo)桿13a是通過(guò)連接件54互相連接成為一個(gè)整體的，而且還和共同的控制致動(dòng)裝置20相連接。驅(qū)氣單元6A和6B各自的驅(qū)氣活塞13的運(yùn)行相位差值換算成曲柄角為90°。驅(qū)氣單元6A和6B各自的其他結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例中的驅(qū)氣單元6相同。因此，圖10中所示的部件中與第一實(shí)施例中相對(duì)應(yīng)的部分都被標(biāo)以相同的數(shù)字標(biāo)記，并省略重復(fù)的描述。
雙動(dòng)式的動(dòng)力氣缸單元8包括一個(gè)兩端都封閉的動(dòng)力氣缸47，而動(dòng)力氣缸47的內(nèi)部則被動(dòng)力氣缸47中所裝的動(dòng)力活塞48分隔為第一和第二兩個(gè)操作室49A和49B。第一和第二兩個(gè)操作室49A和49B通過(guò)各自的柔性壓力管道22A和22B分別與第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B的壓縮室12相連接。動(dòng)力活塞48的輸出桿48a從動(dòng)力氣缸47的一個(gè)端壁穿出以推動(dòng)負(fù)載(未繪出)。
采用這樣的結(jié)構(gòu)，控制致動(dòng)裝置20借助于連接件54使第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B的驅(qū)氣活塞13同時(shí)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)的時(shí)候，在6A和6B各自的壓縮室12里，交互地造成一定的壓力幅度，從而使得動(dòng)力氣缸47里面的第一和第二兩個(gè)操作室49A和49B交互地被升壓，推動(dòng)動(dòng)力活塞48也作往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
即使在第五實(shí)施例里，第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B以及動(dòng)力氣缸單元8都可以互相分離地加以布置。彼此間的相對(duì)位置也可以改變。而且，通過(guò)控制致動(dòng)裝置20來(lái)控制兩個(gè)驅(qū)氣活塞13的相位和運(yùn)行速度，可以自由地遙控動(dòng)力氣缸單元8里面的動(dòng)力活塞48的運(yùn)動(dòng)。
下面將描述如圖11所示的本發(fā)明第六實(shí)施例。第六實(shí)施例的構(gòu)造與圖10所示的第五實(shí)施例相同。不同之處僅在于第六實(shí)施例中的第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B是平行的，它們各自的驅(qū)氣氣缸10的頭部指向同一方向。各自的驅(qū)氣活塞13的導(dǎo)桿13a通過(guò)連接件57和一個(gè)I型杠桿56的一個(gè)端部相連。此杠桿56可搖動(dòng)地支撐于一個(gè)固定樞軸上。共同的控制致動(dòng)裝置連接于56的一端。需要申明的是，這里對(duì)應(yīng)于第五實(shí)施例中所用部件的部分都用相同的數(shù)字標(biāo)記，并省略了重復(fù)的描述。
下面將描述如圖12(a)、12(b)和12(c)所示的本發(fā)明第七實(shí)施例。第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B是平行布置的。各自的驅(qū)氣氣缸10的頭部指向同一方向。第一和第二控制致動(dòng)裝置20A和20B各自可以單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，并分別和驅(qū)氣單元6A和6B各自的驅(qū)氣活塞13相連接。
第一和第二動(dòng)力氣缸單元8A和8B也是平行布置的，分別與第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B相對(duì)應(yīng)。動(dòng)力氣缸單元8A和8B分別通過(guò)第一和第二壓力管道22A和22B與第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B的壓縮室12相連接。
第一和第二動(dòng)力氣缸單元8A和8B各自都是單動(dòng)型的。第一和第二動(dòng)力氣缸單元8A和8B各自的動(dòng)力活塞48的輸出桿48a通過(guò)連接件58和一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)件59相連接。
在圖12(a)、12(b)和12(c)中第一和第二兩個(gè)驅(qū)氣單元6A和6B所具有的部件和圖11所示第六實(shí)施例中所具有的部件彼此相對(duì)應(yīng)的都用相同的數(shù)字標(biāo)記，并省略了重復(fù)的描述。
根據(jù)如圖12(a)、12(b)和12(c)所示的第七實(shí)施例，由于第一和第二控制致動(dòng)裝置20A和20B在適當(dāng)時(shí)候的各自單獨(dú)運(yùn)轉(zhuǎn)，使得第一和第二動(dòng)力氣缸單元8A和8B各自的動(dòng)力活塞48能夠交替運(yùn)轉(zhuǎn)，兩活塞的相位差換算為曲柄角為90°，能夠改變動(dòng)力活塞48的相位，并且能夠擺動(dòng)或移動(dòng)運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)件59，因此使得運(yùn)轉(zhuǎn)構(gòu)件59有可能做出復(fù)雜的動(dòng)作。
第五到第七實(shí)施例中斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)E都包含有相同的驅(qū)氣活塞傳感器21、動(dòng)力活塞傳感器51和控制單元37，這些部件與第一實(shí)施例相同，所以在圖10到12(c)中未繪出。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例?？梢岳斫?，在不偏離本發(fā)明范圍的前提下，在設(shè)計(jì)方向可以做各種改進(jìn)。
如上所述，本發(fā)明的第一個(gè)特征是提供了一個(gè)包含驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。在驅(qū)氣單元里有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，把該氣缸內(nèi)部分隔為一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，在動(dòng)力氣缸單元中有一個(gè)動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸里，以形成一個(gè)和驅(qū)氣單元里的壓縮室相連接的操作室。驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元彼此分離地進(jìn)行布置。壓縮室通過(guò)一個(gè)壓力管道和操作室相連接。與驅(qū)氣活塞相連接的控制致動(dòng)裝置能夠任意控制驅(qū)氣活塞。基于第一個(gè)特征，驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元可以彼此分離地進(jìn)行布置，特別是可以自由地布置在想要安放的地方。因此增加了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)布局的自由度，擴(kuò)大了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。此外，控制致動(dòng)裝置通過(guò)對(duì)驅(qū)氣活塞相位和運(yùn)行速度的控制，能夠做到對(duì)動(dòng)力氣缸單元里的動(dòng)力活塞進(jìn)行自由遙控。
根據(jù)本發(fā)明附加于第一個(gè)特征之上的第二個(gè)特征，把壓力管道做成柔性的。根據(jù)該第二個(gè)特征，由于壓力管道的柔性，驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元能夠改變其相對(duì)位置，驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元在布置時(shí)不會(huì)相互干擾。從而進(jìn)一步增加了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)布局的自由度，擴(kuò)大了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。
根據(jù)本發(fā)明的第三個(gè)特征，在壓縮室和操作室之間設(shè)有液壓轉(zhuǎn)換器，用來(lái)把壓縮室內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)化為液壓，把液壓傳送給操作室?；谠摰谌齻€(gè)特征，由于驅(qū)氣單元壓縮室的壓力通過(guò)液壓轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)化成了液壓，并將其傳遞到操作室，因此在利用工作氣體作為傳送介質(zhì)時(shí)容易發(fā)生的彈性壓縮就不會(huì)發(fā)生在壓力管道和操作室內(nèi)部了。因此有可能提高壓力傳遞的效率。而且，由于壓力管道內(nèi)充滿(mǎn)了不可壓縮的流體，也就有可能消除壓力管道內(nèi)部容積變?yōu)樗固亓职l(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)效容積的可能性，從而改進(jìn)了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的理論效率。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的第四個(gè)特征，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)有一個(gè)控制系統(tǒng)，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)包含一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸內(nèi)把該氣缸內(nèi)部分隔為一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室。斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還配備了一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中有一個(gè)動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸里，以形成一個(gè)和驅(qū)氣氣缸里的壓縮室相連接的操作室。所述控制系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置以驅(qū)動(dòng)該驅(qū)氣活塞。還有一個(gè)驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器用于探測(cè)該驅(qū)氣活塞的位置。以及一個(gè)動(dòng)力活塞位置探測(cè)器用于探測(cè)該動(dòng)力活塞的位置。另有一個(gè)在上述兩個(gè)活塞位置探測(cè)器所提供的信號(hào)基礎(chǔ)上對(duì)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置進(jìn)行控制的控制單元?；谠撎卣?，就有可能通過(guò)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使驅(qū)氣活塞運(yùn)轉(zhuǎn)，從而對(duì)動(dòng)力活塞的運(yùn)行進(jìn)行高響應(yīng)度的控制，從而擴(kuò)大了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍，特別是因?yàn)轵?qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置運(yùn)行是受控制單元控制的，而該控制單元又是根據(jù)驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器與動(dòng)力活塞位置探測(cè)器所提供信號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的，就有可能對(duì)動(dòng)力活塞的運(yùn)轉(zhuǎn)、停止、運(yùn)行速度、停止位置等自由地進(jìn)行控制。而且，無(wú)論驅(qū)氣單元發(fā)熱部分產(chǎn)生熱量的情況如何，都可以做到這一點(diǎn)。
根據(jù)本發(fā)明附加于第四特征的第五個(gè)特征，控制單元能夠操縱驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置來(lái)改變驅(qū)氣活塞和動(dòng)力活塞之間的相位差?；谠摳郊拥奶卣?，就有可能自由地控制動(dòng)力活塞的定時(shí)運(yùn)行和定時(shí)停機(jī)。
根據(jù)本發(fā)明的第六個(gè)特征，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)配備有一個(gè)控制系統(tǒng)，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在驅(qū)氣氣缸內(nèi)把氣缸內(nèi)部分割成一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還具有一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中可滑動(dòng)地鑲嵌著一個(gè)動(dòng)力活塞，以構(gòu)成一個(gè)和上述壓縮室相連接的操作室。該控制系統(tǒng)包括一個(gè)用來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)氣活塞的驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置，還包括一個(gè)熱量控制裝置，用來(lái)控制驅(qū)氣氣缸發(fā)熱部分所產(chǎn)生的熱量，該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)驅(qū)氣活塞位置的驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器，還包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器，該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)控制單元，依據(jù)上述兩個(gè)活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)來(lái)控制熱量控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)。
基于該第六特征，就有可能通過(guò)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)氣活塞，來(lái)對(duì)動(dòng)力活塞的運(yùn)行進(jìn)行高響應(yīng)度的控制，從而提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。特別是因?yàn)橛脕?lái)控制驅(qū)氣氣缸發(fā)熱部分所產(chǎn)生熱量的熱量控制裝置是通過(guò)控制單元控制的，而該控制單元又是根據(jù)驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器和動(dòng)力活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的，因此能夠有效地利用上述發(fā)熱部分所產(chǎn)生的熱量。
根據(jù)本發(fā)明的第七個(gè)特征，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)配備有一個(gè)控制系統(tǒng)，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)具有一個(gè)驅(qū)氣單元，其中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，該驅(qū)氣活塞把氣缸內(nèi)部分割成一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還具有一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，其中可滑動(dòng)地鑲嵌著一個(gè)動(dòng)力活塞，以構(gòu)成一個(gè)和上述壓縮室相連接的操作室。上述控制系統(tǒng)包括一個(gè)驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置，用來(lái)驅(qū)動(dòng)驅(qū)氣活塞，還包括一個(gè)連接于動(dòng)力活塞的用于調(diào)節(jié)設(shè)備負(fù)載的負(fù)載調(diào)節(jié)裝置，還包括一個(gè)用來(lái)探測(cè)動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器，該控制系統(tǒng)還包括一個(gè)控制單元，依據(jù)上述兩個(gè)活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)來(lái)控制負(fù)載調(diào)節(jié)器的運(yùn)作。
基于該第七特征，通過(guò)驅(qū)氣驅(qū)動(dòng)裝置在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候運(yùn)轉(zhuǎn)驅(qū)氣活塞，高響應(yīng)度地控制動(dòng)力活塞的動(dòng)作，從而提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的適用范圍。特別是因?yàn)樨?fù)載調(diào)節(jié)器是受控制單元控制的，而該控制單元又是根據(jù)活塞位置探測(cè)器和動(dòng)力活塞位置探測(cè)器測(cè)得的信號(hào)來(lái)進(jìn)行其控制運(yùn)作的，因此即使發(fā)熱部分所產(chǎn)生的熱量有些變化時(shí)動(dòng)力活塞的輸出功率仍能保持穩(wěn)定。
通過(guò)上述本發(fā)明的描述，顯然可以以很多方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)行改變。但是這些改變視為不偏離本發(fā)明實(shí)質(zhì)的范圍，對(duì)本領(lǐng)域相關(guān)技術(shù)人員而言，明顯做出的這些修正都包含在所附權(quán)利要求范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，包括一個(gè)驅(qū)氣單元和一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，驅(qū)氣單元中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，從而把所述氣缸內(nèi)部分隔為一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，在動(dòng)力氣缸單元中有一個(gè)動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸里以形成一個(gè)操作室，該操作室和所述的驅(qū)氣單元里的所述壓縮室相連接，該斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)還包括所述驅(qū)氣單元和所述動(dòng)力氣缸單元被相互分離地布置；所述壓縮室通過(guò)一個(gè)壓力管道與所述操作室相連接；以及一個(gè)控制致動(dòng)裝置可運(yùn)行地連接于所述驅(qū)氣活塞，從而能夠任意控制所述驅(qū)氣活塞的移動(dòng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述壓力管道是柔性的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有一個(gè)液壓轉(zhuǎn)換器，它與所述壓縮室相連接，把所述壓縮室內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)化成液壓，并把該液壓傳遞到所述操作室中，所述的液壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在所述壓縮室和所述壓力管道之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，具有一個(gè)液壓轉(zhuǎn)換器，它與所述壓縮室相連接，把所述壓縮室內(nèi)的壓力轉(zhuǎn)化成液壓，并把該液壓傳遞到所述操作室中，所述的液壓轉(zhuǎn)換器設(shè)置在所述壓縮室和所述壓力管道之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制致動(dòng)裝置依據(jù)行走動(dòng)作控制驅(qū)氣活塞，把行走動(dòng)作的操作傳遞給所述操作室。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制致動(dòng)裝置依據(jù)跑步動(dòng)作控制驅(qū)氣活塞，把跑步動(dòng)作的操作傳遞給所述操作室。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制致動(dòng)裝置依據(jù)上坡動(dòng)作控制驅(qū)氣活塞，把上坡動(dòng)作的操作傳遞給所述操作室。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制致動(dòng)裝置依據(jù)下坡動(dòng)作控制驅(qū)氣活塞，把下坡動(dòng)作的操作傳遞給所述操作室。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制致動(dòng)裝置依據(jù)上臺(tái)階動(dòng)作控制驅(qū)氣活塞，把上臺(tái)階動(dòng)作的操作傳遞給所述操作室。
10.根據(jù)權(quán)利要求2所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述控制致動(dòng)裝置依據(jù)下臺(tái)階動(dòng)作控制驅(qū)氣活塞，把下臺(tái)階動(dòng)作的操作傳遞給所述操作室。
11.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)驅(qū)氣單元和一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，驅(qū)氣單元中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣缸里，把所述驅(qū)氣缸內(nèi)部分隔為一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，動(dòng)力氣缸單元中有一個(gè)動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸里，以形成一個(gè)操作室，該操作室與所述動(dòng)力缸里所述的壓縮室相連接，所述控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)氣活塞的驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置；用于探測(cè)所述驅(qū)氣活塞位置的驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器；用于探測(cè)所述動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器；以及用于在所述驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器和所述動(dòng)力活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)基礎(chǔ)上，對(duì)驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制單元。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用的控制系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置在所述控制單元的控制下運(yùn)轉(zhuǎn)，用來(lái)改變所述驅(qū)氣活塞和動(dòng)力活塞之間的相位差。
13.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)驅(qū)氣單元和一個(gè)動(dòng)力氣缸單元，驅(qū)氣單元中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，把所述氣缸內(nèi)部分隔為一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，動(dòng)力氣缸單元中有一個(gè)動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸里，以形成一個(gè)操作室，該操作室與所述氣缸里所述的壓縮室相連接，所述控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)氣活塞的驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置；用于控制所述驅(qū)氣氣缸發(fā)熱部分所產(chǎn)生熱量的熱量控制裝置；用于探測(cè)所述驅(qū)氣活塞位置的驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器；用于探測(cè)所述動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器；以及用于在所述驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器和所述動(dòng)力活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)基礎(chǔ)上，對(duì)所述熱量控制裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制單元。
14.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)使用的控制系統(tǒng)，包括一個(gè)驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元，在驅(qū)氣單元中有一個(gè)驅(qū)氣活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在一個(gè)驅(qū)氣氣缸里，把所述氣缸內(nèi)部分隔為一個(gè)膨脹室和一個(gè)壓縮室，在動(dòng)力氣缸單元中有一個(gè)動(dòng)力活塞可滑動(dòng)地鑲嵌在動(dòng)力氣缸里，以形成一個(gè)操作室，該操作室與所述氣缸里所述的壓縮室相連接，所述控制系統(tǒng)包括用于驅(qū)動(dòng)所述驅(qū)氣活塞的驅(qū)氣活塞驅(qū)動(dòng)裝置；用于調(diào)節(jié)連接于所述動(dòng)力活塞的負(fù)載設(shè)備負(fù)載的負(fù)載調(diào)節(jié)器；用于探測(cè)所述驅(qū)氣活塞位置的驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器；用于探測(cè)所述動(dòng)力活塞位置的動(dòng)力活塞位置探測(cè)器；以及用于在所述驅(qū)氣活塞位置探測(cè)器和所述動(dòng)力活塞位置探測(cè)器所測(cè)信號(hào)基礎(chǔ)上，對(duì)所述負(fù)載調(diào)節(jié)器的運(yùn)轉(zhuǎn)進(jìn)行控制的控制單元。
全文摘要
提供了一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)及其所使用的控制單元?？梢允跪?qū)氣單元和動(dòng)力氣缸相互分離地加以布置,從而增加了斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)布局的自由度。在驅(qū)氣單元和動(dòng)力氣缸單元分離地布置的情況下,通過(guò)一個(gè)壓力管道把驅(qū)氣單元壓縮室連接到功率單元的操作室。連接于驅(qū)氣活塞的控制致動(dòng)裝置能夠任意地控制驅(qū)氣單元的驅(qū)氣活塞。
文檔編號(hào)A61F2/70GK1376856SQ0211929
公開(kāi)日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年3月8日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月14日
發(fā)明者淺井正裕, 坂正樹(shù) 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社