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)明涉及一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，特別涉及實(shí)現(xiàn)高效率化的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
背景技術(shù)：
斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的理論熱效率僅由高溫部和低溫部的溫度決定，如果越是提高高溫部的溫度，降低低溫部的溫度，則熱效率就越高。此外，由于斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)為封閉循環(huán)，從外部對(duì)工作氣體進(jìn)行加熱、冷卻，因此工作氣體的加熱及冷卻需要穿過(guò)高溫部及低溫部的壁面而進(jìn)行，為了提高高溫部及低溫部的熱交換率，需要導(dǎo)熱率高的材料。作為工作氣體，通常使用氦氣或氫氣，由于在高壓下循環(huán)，因此工作氣體的流路被要求具有耐熱性，并且具有耐壓性、耐氧化、耐腐蝕性、高蠕變強(qiáng)度、高熱疲勞強(qiáng)度。由此，以往作為氣缸及構(gòu)成高溫側(cè)熱交換器的加熱器管，使用耐腐蝕性、耐熱性優(yōu)良的HR30(日本工業(yè)規(guī)格)、SUS310S(日本工業(yè)規(guī)格)、Inconel(注冊(cè)商標(biāo))、Hastelloy(注冊(cè)商標(biāo))等耐熱合金鋼，有價(jià)格非常高的問(wèn)題。而且，即使在該情況下，構(gòu)成高溫部的構(gòu)件及因受到來(lái)自高溫部的熱量而變?yōu)楦邷氐臉?gòu)件會(huì)因金屬材料不同而在加熱溫度方面受到限制。例如，在工作氣體的壓力達(dá)到3MPa的高壓條件下，由于如前所述的金屬材料的蠕變的發(fā)生，從耐久性的觀點(diǎn)考慮，加熱溫度的高限為700℃左右的溫度，將難以利用在此程度以上的加熱溫度的高溫化實(shí)現(xiàn)高效率化。
另外，以往的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，為了增大高溫部的傳熱面積，需要將工作氣體所穿過(guò)的多根耐熱合金管利用釬焊或焊接接合在膨脹空間頭部，以使之突出地形成，由于容易產(chǎn)生由密封不良造成的泄漏，并需要多根耐熱合金管，因此作為構(gòu)造體變得十分復(fù)雜，成本升高。
另一方面，在斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件被要求高溫部端維持高溫，低溫部端維持低溫，以維持溫差大的狀態(tài)，由于高溫部的高溫和低溫部的低溫相鄰，因此最好用隔熱性高、導(dǎo)熱率低的構(gòu)件來(lái)構(gòu)成。但是，以往的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件由與耐熱性、導(dǎo)熱性優(yōu)良的高鎳鋼或不銹鋼材料所制成的高溫部一體化的構(gòu)件構(gòu)成，因此就會(huì)有由于穿過(guò)連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件壁的導(dǎo)熱，而產(chǎn)生很大的熱損失的問(wèn)題。
像這樣，構(gòu)成高溫部的材質(zhì)被要求在耐熱性方面優(yōu)良，而且還具有如下的相反的特性，即，一方面要具有高的導(dǎo)熱性，另一方面，從高效率的觀點(diǎn)考慮，連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件要具有低的導(dǎo)熱性，而在以往的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造中，由于同時(shí)滿足該相反的要求是不可能的，因此就必須有所犧牲。
鑒于此種技術(shù)背景，作為進(jìn)一步提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率的手段，例如提出過(guò)如下的方案，即，通過(guò)在進(jìn)行燃燒器的燃燒氣體與工作氣體的熱交換的多根U字形的加熱器管當(dāng)中的相互鄰接的管的U字形彎曲部的中心位置上設(shè)置階梯，即使受到熱應(yīng)力或外力也不會(huì)相互干擾，一直確保各U字形管相互的均勻?qū)挾鹊拈g隙，從而能夠均勻地進(jìn)行與高溫的燃燒氣體的接觸，以提高高溫部的熱交換效率(參照專利文獻(xiàn)1)，或者將壓縮空間與膨脹空間用多根連結(jié)管連結(jié)，在各連結(jié)管內(nèi)依次配置低溫部、再生部、高溫部，通過(guò)與高溫部的溫度分布匹配地自由地改變?cè)偕考暗蜏夭康母鞑糠?，而?shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出的提高(參照專利文獻(xiàn)2)等。另外，作為其他的方法，提出過(guò)如下的方案，即，通過(guò)將高溫部、再生器、低溫部用雙層外殼包圍，在雙層外殼內(nèi)填充液體鹽之類的非壓縮性的隔熱材料，而提高動(dòng)作溫度和壓力，提高再生器的效率，并且在與工作流體的流動(dòng)垂直的方向增加熱傳遞(參照專利文獻(xiàn)3)。
專利文獻(xiàn)1JP特開(kāi)平5-172003號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)2JP特開(kāi)平6-280678號(hào)公報(bào)專利文獻(xiàn)3JP特表2001-505638號(hào)公報(bào)以往為了提高斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率而提出的所述方法雖然均對(duì)熱效率的提高有所幫助，然而仍然不能令人滿意。

發(fā)明內(nèi)容
所以，本發(fā)明的目的在于，利用與以往相比大幅度的熱效率的提高和導(dǎo)熱損失的降低，來(lái)獲得高效率斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，更具體來(lái)說(shuō)，其提供如下的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，即，通過(guò)與以往相比能夠提高高溫部的加熱溫度，并且抑制連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件中的較大的熱損失，而可以實(shí)現(xiàn)高效率化。
解決所述問(wèn)題的本發(fā)明的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的特征是，將高溫部、連結(jié)該高溫部和低溫部的部分用不同材質(zhì)形成并一體化地接合，將所述高溫部用耐熱性高并且導(dǎo)熱率高的耐熱、高導(dǎo)熱性材料以一體化構(gòu)造形成。所述高溫部的特征是，將膨脹空間頭部和高溫側(cè)熱交換器主體用相同材質(zhì)一體化成形而制成。
作為所述耐熱、高導(dǎo)熱性材料，可以優(yōu)選采用從碳化硅類陶瓷、氮化硅類陶瓷、氮化鋁類陶瓷或氧化鋁類中選擇的陶瓷或這些陶瓷與金屬的梯度功能材料。并且，優(yōu)選所述連結(jié)高溫部和低溫部的部分被用導(dǎo)熱率低的耐熱、低導(dǎo)熱性材料形成。作為該耐熱、低導(dǎo)熱性材料優(yōu)選采用從氧化硅類、堇青石類、云母類、鈦酸鋁類或石英類中選擇的陶瓷或這些陶瓷與金屬的梯度功能材料。
所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的形式不受限定，無(wú)論是對(duì)于在相同的氣缸中配置有排氣活塞和動(dòng)力活塞的β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)、排氣活塞和動(dòng)力活塞被配置于獨(dú)立的不同氣缸中的γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)或具有配置于膨脹氣缸中的膨脹活塞、配置于壓縮氣缸中的壓縮活塞這兩個(gè)獨(dú)立的活塞的α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)都可以適用。
根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案1，由于將連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件設(shè)為分割構(gòu)成，將高溫部用耐熱性高并且導(dǎo)熱率高的耐熱、高導(dǎo)熱性材料制成，因此就可以將高溫部的溫度設(shè)定為比以往更高，從而可以提高效率。此外，根據(jù)技術(shù)方案2的發(fā)明，由于膨脹空間頭部和高溫側(cè)熱交換器主體被作為相同材質(zhì)的耐熱、高導(dǎo)熱性材料一體化成形而制成所述高溫部，因此可以將高溫側(cè)熱交換器主體較厚地一體化制成，與以往的僅將傳熱管突出形成的高溫側(cè)熱交換器相比具有耐壓構(gòu)造，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫部的加熱溫度的進(jìn)一步的高溫化，并且可以提高耐久性。另外，根據(jù)技術(shù)方案4的發(fā)明，由于將所述連結(jié)部分用導(dǎo)熱率低的耐熱、低導(dǎo)熱性材料制成，因此與以往相比可以大幅度地降低由連結(jié)部分處的導(dǎo)熱造成的熱損失，其結(jié)果是，可以獲得高效率斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。此外，通過(guò)將高溫部用耐熱、高導(dǎo)熱性的陶瓷材料制成，以及將連結(jié)部用耐熱、低導(dǎo)熱性的陶瓷材料制成，就可以提高對(duì)工作氣體的耐熱性，并且提高耐壓性、耐氧化、耐腐蝕性，獲得高蠕變強(qiáng)度、高熱疲勞強(qiáng)度，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫部的加熱溫度的進(jìn)一步的高溫化，并且可以提高耐久性。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施方式的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的前視剖面圖。
圖2是本發(fā)明的其他的實(shí)施方式的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的示意圖，(a)表示α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，(b)表示γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
圖3是表示斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的膨脹空間溫度與理論熱效率的關(guān)系的線圖。
圖中1、35、50-斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，2、51-排氣活塞，3、52-動(dòng)力活塞，4、53、58-氣缸，5、40、55-高溫部，7、43、57-低溫部，6-再生器，10-永久磁鐵，11-內(nèi)部軛鐵，12-膨脹空間頭部，13-膨脹空間，14-高溫側(cè)熱交換器主體，15、44、60-工作氣體流路，16、41、56-再生器外罩，20-氣缸主體，21-內(nèi)筒，22-外筒，27、28、29、30-安裝凸緣，31、32-夾子，36-膨脹活塞，38-壓縮活塞，59-壓縮空間。
具體實(shí)施例方式
下面，基于附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1表示了將本發(fā)明應(yīng)用于β型的自由活塞型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中的本發(fā)明的實(shí)施方式。
圖中，2為排氣活塞，3為動(dòng)力活塞，4為氣缸，5為作為高溫部的高溫側(cè)熱交換器，6為再生器，7為低溫部。此外，本實(shí)施方式中，表示利用動(dòng)力活塞3的輸出來(lái)發(fā)電的情況，在固定于動(dòng)力活塞3的下端的端板8的端部，豎立有在頂端部固定了永久磁鐵10的環(huán)狀圈9，在永久磁鐵10和插入固定于設(shè)在氣缸4的外周部的內(nèi)部軛鐵11內(nèi)的線圈(未圖示)之間構(gòu)成發(fā)電機(jī)，通過(guò)動(dòng)力活塞3往復(fù)運(yùn)動(dòng)，永久磁鐵10即上下振動(dòng)而進(jìn)行發(fā)電。但是，動(dòng)力活塞3的輸出形式并不限定于此，可以適用于將動(dòng)力活塞3的上下運(yùn)動(dòng)作為旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)或直動(dòng)往復(fù)運(yùn)動(dòng)而輸出等各種用途，沒(méi)有特別限定。
本實(shí)施方式中，在所述構(gòu)成的β型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)1中，將排氣活塞2所滑動(dòng)的氣缸4從上部開(kāi)始，依次分割為與高溫部5、再生器6、低溫部7對(duì)應(yīng)的部分而用不同的材質(zhì)構(gòu)成。高溫部5構(gòu)成氣缸4的膨脹空間頭部12和高溫側(cè)熱交換器主體14，被用導(dǎo)熱率高并且耐熱性優(yōu)良的陶瓷材料一體化成形而制成。在高溫側(cè)熱交換器主體14的內(nèi)部，為了將在再生器6和膨脹空間13中移動(dòng)的工作氣體加熱，形成工作氣體流路15，通過(guò)從外部將高溫側(cè)熱交換器主體14加熱，就能將穿過(guò)工作氣體流路的工作氣體加熱。本實(shí)施方式中，如圖1所示，在工作氣體流路15上，嵌合后述的連結(jié)再生器6和膨脹空間13的加熱管道19，構(gòu)成高溫側(cè)熱交換器，然而也可以直接使工作氣體在由耐熱、高導(dǎo)熱性陶瓷一體化成形的高溫側(cè)熱交換器主體內(nèi)所形成的工作氣體流路15內(nèi)移動(dòng)。
本實(shí)施方式中，由于將高溫側(cè)熱交換器主體14用導(dǎo)熱率高并且耐熱性優(yōu)良的材料形成，因此就能夠?qū)⒋┻^(guò)高溫側(cè)熱交換器主體14內(nèi)的工作氣體流路15的工作氣體加熱到1000℃以上。此外，根據(jù)本實(shí)施方式，由于如后述所示，將高溫側(cè)熱交換器主體用導(dǎo)熱率高并且耐熱性優(yōu)良的陶瓷或梯度功能材料制成，在其內(nèi)部設(shè)置多條工作氣體流路而成為一體化成形的一體化構(gòu)造，因此就不需要像以往那樣，使在燃燒室內(nèi)工作氣體所流通的多條加熱管成U字形地向外部突出，從而可以將高溫側(cè)熱交換器(加熱器)的構(gòu)成簡(jiǎn)單化，并且即使將高溫側(cè)熱交換器主體較厚地形成，也可以有效地加熱工作流體，所以就可以較厚地形成高溫側(cè)熱交換器主體而提高耐壓性。
作為導(dǎo)熱率高并且耐熱性優(yōu)良的材料，最好耐熱溫度為750℃以上，導(dǎo)熱率為20W/mK以上，優(yōu)選采用碳化硅類(SiC)、氮化硅類(Si3N4)、氮化鋁(AlN)類、氧化鋁類(Al2O3)等陶瓷、這些陶瓷與金屬的梯度功能材料。SiC類陶瓷在耐熱性、耐磨損性、耐腐蝕性方面具有優(yōu)良的特性，即使在1000℃以上的高溫下也基本上觀察不到強(qiáng)度的降低。另外，通過(guò)采用在SiC類陶瓷的母材之中嵌入了SiC類陶瓷纖維的復(fù)合材料，就可以獲得同時(shí)具有更高強(qiáng)度和韌性的材料。此外，由于SiC類陶瓷、AlN類陶瓷導(dǎo)熱率均為100W/mK以上，導(dǎo)熱性優(yōu)良，并且耐熱性優(yōu)良，因此適于形成高溫側(cè)熱交換器主體(加熱器)。氮化硅類陶瓷是共價(jià)性高的物質(zhì)，在機(jī)械、熱性質(zhì)方面優(yōu)良。特別是在強(qiáng)度、韌性、耐磨損性方面優(yōu)良，膨脹系數(shù)低，導(dǎo)熱性高(導(dǎo)熱率為20～30W/mK)，抗沖擊性也極為良好，足以在1000℃以上的高溫下使用。另外，氧化鋁類陶瓷具有如下的優(yōu)點(diǎn)，即，耐磨損性、絕緣性優(yōu)良，并且導(dǎo)熱率高達(dá)約30W/mK，而且比較廉價(jià)。
再生器6如下形成，在筒狀的再生器外罩16上，在其環(huán)狀壁內(nèi)每隔給定間隔地嵌合金屬網(wǎng)17，將工作流體所穿過(guò)的孔18與高溫側(cè)熱交換器14的工作氣體流路15連通。而且，本實(shí)施方式中，雖然在筒狀的再生器外罩16上與軸心平行地以給定間距形成多個(gè)孔18而構(gòu)成再生器，然而也可以將再生器外罩分割為成為氣缸的內(nèi)壁面的內(nèi)筒和外筒，在內(nèi)筒和外筒之間的環(huán)狀孔中嵌合金屬網(wǎng)而形成。再生器外罩16由耐熱、低導(dǎo)熱材料形成，作為耐熱、低導(dǎo)熱材料，優(yōu)選耐熱溫度為750℃以上、導(dǎo)熱率為10W/mK以下的材料，例如可以優(yōu)選使用氧化硅類(導(dǎo)熱率約為1W/mK)、堇青石類(導(dǎo)熱率約為1W/mK)、云母類(導(dǎo)熱率約為2W/mK)或石英玻璃類(導(dǎo)熱率約為1W/mK)等低導(dǎo)熱陶瓷。這些陶瓷材料與不銹鋼相比，雖然由于強(qiáng)度約為1/5左右，因此需要將壁厚設(shè)為5倍，然而由于導(dǎo)熱率約為1/16，因此作為整體可以將由導(dǎo)熱造成的熱損失降低為1/3。
另外，作為再生器外罩16的材料，并不限定于所述的陶瓷單獨(dú)使用的情況，可以通過(guò)在內(nèi)壁側(cè)采用云母、堇青石、氧化鋯、石英玻璃、鈦酸鋁等導(dǎo)熱率低的陶瓷層，在外壁側(cè)采用層疊廉價(jià)并且強(qiáng)度高的鐵材料層而成的復(fù)合材料、在成為外壁側(cè)的鐵材料上噴鍍所述導(dǎo)熱率低的陶瓷而成的復(fù)合材料、在成為該復(fù)合材料的外側(cè)的鐵材料的表面再噴鍍?cè)颇?、堇青石、氧化鋯、石英玻璃、鈦酸鋁等而在外壁面形成了導(dǎo)熱率低的層的復(fù)合材料等，就可以更為廉價(jià)并且更薄地形成。另外，也可以使用如下的梯度功能材料，即，按照使內(nèi)側(cè)面為導(dǎo)熱率低的陶瓷層而外側(cè)成為鐵材料的方式，在厚度方向上成分以分子水平變化。
本實(shí)施方式中，將從低溫部直至下方的動(dòng)力活塞3所滑動(dòng)的部分一體化地作為氣缸主體20形成，在其上方外周部設(shè)置構(gòu)成低溫部(冷卻器)7的內(nèi)筒21和外筒22，在內(nèi)筒21和外筒22之間配置工作氣體所穿過(guò)的多條冷卻管道23，使與該冷卻管道進(jìn)行熱交換的冷卻流體經(jīng)過(guò)供給口24、排出口25而循環(huán)，形成冷卻器。工作流體所穿過(guò)的冷卻管道23，只要是與以往同樣為不銹鋼金屬材料或?qū)嵝詢?yōu)良的陶瓷材料等在導(dǎo)熱性方面優(yōu)良且在機(jī)械性質(zhì)方面優(yōu)良的材料，其材質(zhì)就不受特別限定。冷卻管道23的下端借助歧管26與氣缸主體20內(nèi)的排氣活塞2的下方位置連通。
如上所述，本實(shí)施方式中，由于將排氣活塞2、動(dòng)力活塞3所滑動(dòng)的氣缸4分割為氣缸主體20、再生器外罩16、高溫側(cè)熱交換器主體14這3部分而構(gòu)成，因此為了不使所流通的高壓工作氣體泄漏，其接縫的密封構(gòu)造十分重要。下面，對(duì)該密封構(gòu)造進(jìn)行說(shuō)明。
本實(shí)施方式中，在高溫側(cè)熱交換器主體(加熱器頭)14上形成安裝凸緣27，并且在再生器外罩16的上端相面對(duì)地形成安裝凸緣28，將兩者用夾子(clamp)31固定，并且在再生器外罩16的下端也形成安裝凸緣29，將形成于低溫部7的外筒22上端的安裝凸緣30和形成于低溫部7的內(nèi)筒21的上端的安裝凸緣30之間用夾子32固定，將三者緊密地一體化。此時(shí)，雖然熱量有可能從高溫側(cè)的安裝凸緣27向冷卻側(cè)的安裝凸緣28散逸，然而通過(guò)在兩者的結(jié)合面上夾隔耐熱性、隔熱性、耐腐蝕性優(yōu)良的陶瓷纖維等密封材料，就可以減少向再生器外罩的傳熱，并且提高接合面的密封性。作為密封材料，可以采用如前所述地用陶瓷纖維等形成的填塞材料等，然而也可以采用具有高耐熱性的油灰狀的無(wú)定形密封劑或無(wú)機(jī)粘接劑。
如上所述，本實(shí)施方式的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中，由于通過(guò)在高溫側(cè)使用碳化硅陶瓷(SiC)、氮化硅陶瓷(Si3N4)、氧化鋁(Al2O3)等陶瓷或這些陶瓷與金屬的復(fù)合材料或梯度功能材料，即使將膨脹空間溫度Te設(shè)為1000℃，在強(qiáng)度上也可以足夠強(qiáng)，因而當(dāng)如圖3所示，將低溫側(cè)的溫度設(shè)為60℃時(shí)，理論熱效率可以提高到73.8％。所以，對(duì)于以往的使用不銹鋼金屬材料時(shí)的膨脹空間溫度為700℃的情況，由于理論熱效率為65.8％，因此與以往相比可以大幅度地提高熱效率。
以上的實(shí)施方式雖然對(duì)將本發(fā)明應(yīng)用于排氣活塞和動(dòng)力活塞被配置于相同的氣缸中的β型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)的情況進(jìn)行了說(shuō)明，然而本發(fā)明的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)并不限定于β型，對(duì)于α型或γ型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)也可以適用。圖2(a)表示了適用于α型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)的實(shí)施方式的概略情況，圖2(b)表示適用于γ型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)中時(shí)的實(shí)施方式的概略情況。
圖2(a)的本實(shí)施方式表示α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)35。在該α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)35中，36為配置于膨脹氣缸37內(nèi)的膨脹活塞(動(dòng)力活塞)，38為配置于壓縮氣缸39內(nèi)的壓縮活塞，膨脹氣缸37將高溫部40、再生器外罩41及膨脹氣缸主體42分別用不同構(gòu)件形成并一體化地構(gòu)成。高溫部40及再生器外罩41的構(gòu)成為與所述實(shí)施方式相同的構(gòu)成，并且材質(zhì)也分別采用與所述實(shí)施方式相同的材質(zhì)，因此將詳細(xì)的說(shuō)明省略。壓縮氣缸39是將壓縮活塞頭部和壓縮氣缸主體45用不同構(gòu)件形成并一體化構(gòu)成，壓縮活塞頭部成為低溫部43，在該低溫部從膨脹氣缸37的再生器外罩41的下部開(kāi)始形成動(dòng)作氣體流路44，構(gòu)成冷卻側(cè)熱交換器。
圖2(b)表示了本實(shí)施方式的γ型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)50。在該γ型的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)50中，排氣活塞51和動(dòng)力活塞52被配置于不同的氣缸中。配置有排氣活塞51的氣缸53與圖1所示的實(shí)施方式相同，由高溫部55、再生器外罩56及低溫部57構(gòu)成，分別用不同的材料形成，并一體化地接合。即，高溫部55用耐熱、高導(dǎo)熱性材料一體化地形成膨脹空間頭部和高溫側(cè)熱交換器主體，再生器外罩56被用耐熱、低導(dǎo)熱性材料形成，低溫部57構(gòu)成低溫側(cè)熱交換器而被用高導(dǎo)熱性材料形成。此外，低溫部的一端借助配置有動(dòng)力活塞52的氣缸58的工作氣體流路60而與壓縮空間連通。
產(chǎn)業(yè)上的利用可能性本發(fā)明的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，無(wú)論其輸出形態(tài)為大型還是小型，都可以用于各種領(lǐng)域中，例如可以作為線性的發(fā)電機(jī)、壓縮機(jī)、其他的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)或直動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)利用，另外還可以作為比利用了宇宙中的太陽(yáng)能的太陽(yáng)能電池效率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)利用。
權(quán)利要求
1.一種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，將高溫部、連結(jié)該高溫部和低溫部的部分用不同材質(zhì)形成并一體化地接合，將所述高溫部用耐熱性高并且導(dǎo)熱率高的耐熱、高導(dǎo)熱性材料以一體化構(gòu)造形成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述高溫部的一體化構(gòu)造是將膨脹空間頭部和高溫側(cè)熱交換器主體用相同材質(zhì)一體化成形而形成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述耐熱·高導(dǎo)熱性材料為從碳化硅類陶瓷、氮化硅類陶瓷、氮化鋁類陶瓷或氧化鋁類中選擇的陶瓷或這些陶瓷與金屬的梯度功能材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述連結(jié)高溫部和低溫部的部分被用導(dǎo)熱率低的耐熱、低導(dǎo)熱性材料形成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述耐熱、低導(dǎo)熱性材料是從氧化硅類、堇青石類、云母類、鈦酸鋁類或石英類中選擇的陶瓷或這些陶瓷與金屬的梯度功能材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求1～5中任一項(xiàng)所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是排氣活塞和動(dòng)力活塞被配置于相同的氣缸中的β型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是排氣活塞和動(dòng)力活塞被配置于獨(dú)立的不同氣缸中的γ型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征是，所述斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)是具有配置于膨脹氣缸中的膨脹活塞、配置于壓縮氣缸中的壓縮活塞這兩個(gè)獨(dú)立的活塞的α型斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
全文摘要
由于可以提高高溫部的加熱溫度，并且可以抑制連結(jié)高溫部和低溫部的構(gòu)件中的熱損失，因而可以獲得熱效率優(yōu)良的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。將高溫部(5)和連結(jié)該高溫部和所述低溫部的構(gòu)件(再生器外罩16)分別用不同材質(zhì)設(shè)為分割構(gòu)成，將高溫部(5)用耐熱性高并且導(dǎo)熱率高的耐熱、高導(dǎo)熱性材料制成，并且將連結(jié)高溫部(5)和低溫部(7)的再生器外罩(16)用導(dǎo)熱率低的耐熱、低導(dǎo)熱性材料制成，將兩者一體化接合而形成一體化的密封構(gòu)造。
文檔編號(hào)F02G1/043GK1871423SQ200480030898
公開(kāi)日2006年11月29日 申請(qǐng)日期2004年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2003年10月30日
發(fā)明者星野健, 赤澤輝行, 平田宏一, 川田正國(guó) 申請(qǐng)人:獨(dú)立行政法人 宇宙航空研究開(kāi)發(fā)機(jī)構(gòu), 松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社, 獨(dú)立行政法人 海上技術(shù)安全研究所