斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種可實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)摩擦的減少，同時(shí)可抑制高溫下部件變形造成機(jī)械精度降低的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。置換器（70）或活塞（20）的基部（71）、（21）由金屬形成，滑動(dòng)部（72）、（23）、（24）由樹脂形成。因此，與基部（71）、（21）由樹脂等形成的情況相比，能夠減小熱變形，并能夠抑制高溫下置換器（70）、活塞（20）的機(jī)械精度降低。另外，利用設(shè)置于基部（71）、（21）外表面的樹脂制滑動(dòng)部（71）、（23）、（24），能夠?qū)飧變?nèi)的滑動(dòng)摩擦抑制得較低。
【專利說(shuō)明】[0001] 斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0002] 本發(fā)明涉及一種利用斯特林循環(huán)進(jìn)行發(fā)電、冷卻等的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0003]

【背景技術(shù)】
[0004] 以往，具有使置換器（Displacer)和活塞共軸地配置于氣缸內(nèi)的結(jié)構(gòu)的斯特林循 環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)已廣為人知，其作為發(fā)電機(jī)或冷凍機(jī)等來(lái)實(shí)用化。一般，在該類斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī) 中，活塞中安裝有永久磁鐵，以?shī)A著其永久磁鐵的方式配置有定子和磁軛。在發(fā)電機(jī)的場(chǎng) 合，利用從外部賦予的溫度差使工作氣體重復(fù)發(fā)生壓縮和膨脹，由此使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其動(dòng) 能利用永久磁鐵和定子的電磁作用而被變換為電氣能源。另一方面，在冷凍機(jī)的場(chǎng)合，使驅(qū) 動(dòng)電流流入定子的電磁線圈中，由此使活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)，隨著其往復(fù)運(yùn)動(dòng)而使工作氣體反復(fù) 發(fā)生壓縮和膨脹，為此產(chǎn)生了低溫部與高溫部間的溫度差。
[0005] 在斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，置換器活塞在氣缸內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，兩者摩擦造成損失。以 往，通過(guò)在置換器活塞的外表面或氣缸的內(nèi)表面實(shí)施氟樹脂等低摩擦的涂敷，以實(shí)現(xiàn)降低 摩擦損失。但是，例如在發(fā)電機(jī)等中要求具有比較高溫下的耐久性，因而，存在經(jīng)氟樹脂等 涂敷而耐熱性、耐磨損性不充分的情況。
[0006] 另一方面，在樹脂材料中，例如PPS (polyphenylene sulfide :聚苯硫醚）等那樣 其摩擦性低且剛性高，耐熱性或耐磨損性也比氟樹脂涂層更優(yōu)異。但是，樹脂材料與金屬等 相比通常受熱的變形量較大，為此，在將樹脂材料用作置換器或活塞的基座材料的情況下， 出現(xiàn)了在高溫下無(wú)法達(dá)到期望的機(jī)械精度的問(wèn)題。
[0007]


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本發(fā)明所需解決的技術(shù)問(wèn)題在于：如何實(shí)現(xiàn)一種可實(shí)現(xiàn)氣缸內(nèi)摩擦的減少，同時(shí) 可抑制高溫下部件變形造成機(jī)械精度降低的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明所采用的技術(shù)手段為：本發(fā)明提供一種斯特林循環(huán) 發(fā)動(dòng)機(jī)，其具有：固定于殼體中的氣缸；插入于所述氣缸一端且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的置換器；以 及插入于所述氣缸另一端且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞。所述置換器和所述活塞中至少一者包 括：由金屬形成的基部；以及由樹脂形成，設(shè)置于所述基部的外表面上且能夠沿所述氣缸 內(nèi)表面滑動(dòng)的滑動(dòng)部。
[0010] 優(yōu)選地，所述基部和所述滑動(dòng)部通過(guò)嵌入成形而形成為一體。
[0011] 優(yōu)選地，所述滑動(dòng)部具有包圍著圓形截面的所述基部整個(gè)圓周的環(huán)狀滑動(dòng)面。
[0012] 優(yōu)選地，所述斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具有：固定于所述殼體中的定子；設(shè)置于所述活 塞的所述基部，以產(chǎn)生作用到所述定子上的磁場(chǎng)的磁鐵。在所述活塞的所述基部上分開設(shè) 置有兩個(gè)所述滑動(dòng)部。所述磁鐵以包圍圓筒狀的所述基部整個(gè)圓周的方式呈環(huán)狀地設(shè)置于 所述兩個(gè)滑動(dòng)部之間。
[0013] 優(yōu)選地，所述基部具有形成為底部寬度大于開口部寬度的槽。將用于形成所述滑 動(dòng)部的樹脂填充到所述基部的所述槽中。
[0014] 優(yōu)選地，所述斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具有：面對(duì)所述置換器一端部的膨脹室；面對(duì)所 述置換器另一端部的壓縮室；用于連通所述膨脹室與所述壓縮室間的氣體流路；用于蓄積 流通于所述氣體流路中的工作氣體的熱量的蓄熱式熱交換器。所述置換器的所述基部設(shè)置 在面對(duì)所述壓縮室的所述另一端部。
[0015] 優(yōu)選地，所述置換器具有頭部，所述頭部由具有絕熱性的材料形成，并設(shè)置于面對(duì) 所述膨脹室的所述一端部。
[0016] 優(yōu)選地，所述壓縮室形成在所述置換器的所述基部與所述活塞的所述基部之間。
[0017] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明所帶來(lái)的效果：根據(jù)本發(fā)明，能夠提供一種可實(shí)現(xiàn)氣缸 內(nèi)摩擦的減少，同時(shí)可抑制高溫下部件變形而造成機(jī)械精度的降低的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0018]

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0019] 圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)一個(gè)例子的剖視圖。
[0020] 圖2是圖解表示圖1所示的斯特林循環(huán)機(jī)關(guān)中的置換器和活塞的主要部分圖。
[0021] 圖3是表示圖1所示的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中的置換器驅(qū)動(dòng)用桿的圖。
[0022] 附圖標(biāo)記說(shuō)明：1…殼體，2…上部殼體，3…中間部殼體，5…氣缸保持部，6…外 部翅片，7…下部殼體，8…蓋部，10···上部氣缸，11···下部氣缸，12···膨脹室，13···吸熱翅片， 14…蓄熱式熱交換器(蓄熱器)，15…散熱翅片，16···連通孔，17···壓縮室，18···磁軛，20···活 塞，21···基部，22···貫通部，23、24…滑動(dòng)部，25···磁鐵，30···定子，33···線圈，36···鐵芯，40··· 支承部，41...支柱，43…支承基臺(tái)，51、52…彈簧構(gòu)件，61、62…桿，70…置換器，71…基部， 72…滑動(dòng)部，73···頭部。
[0023]

【具體實(shí)施方式】
[0024] 結(jié)合圖1至圖3以及適用于發(fā)電機(jī)的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)為例，舉例說(shuō)明本發(fā)明一 種較佳實(shí)施方式的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0025] 圖1是表示本發(fā)明一實(shí)施方式的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)一個(gè)例子的剖視圖。另 夕卜，圖2是圖解表示圖1所示的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中的置換器和活塞的主要部分的圖。
[0026] 圖1所示的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具有：殼體1 ;容納于殼體1中的上部氣缸10以及 下部氣缸11 ;插入于上部氣缸10中且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的置換器70 ;插入于下部氣缸11中且 能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞20 ;活塞20的內(nèi)側(cè)外側(cè)對(duì)置配置定子30以及磁軛18 ;安裝于活塞20 的圓筒狀壁部上的磁鐵25 ;對(duì)置換器70施力彈簧構(gòu)件(彈性構(gòu)件）51 ;對(duì)活塞20施力的彈 簧構(gòu)件(彈性構(gòu)件）52。
[0027] 在此，殼體1為本發(fā)明中的殼體一個(gè)例子，上部氣缸10以及下部氣缸11為本發(fā)明 中的氣缸一個(gè)例子，置換器70為本發(fā)明中的置換器一個(gè)例子，活塞20為本發(fā)明中的活塞一 個(gè)例子，定子30為本發(fā)明中的定子一個(gè)例子，磁鐵25為本發(fā)明中的磁鐵一個(gè)例子。
[0028] 殼體1為用于密封斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作氣體(氦氣等)的密封容器。在圖1例 子中，殼體1由上部殼體2、中間部殼體3、氣缸保持部5和下部殼體7組合形成。
[0029] 上部殼體2和中間部殼體3形成了主要用于容納上部氣缸10的圓柱狀內(nèi)部空間。 上部氣缸10的頂板側(cè)的內(nèi)壁呈拱狀且?guī)A弧。氣缸保持部5其內(nèi)壁與下部氣缸11的外周 抵接，而保持著下部氣缸11以定位中心軸位置。
[0030] 下部殼體7形成了主要容納有下部氣缸11、定子30、磁軛18和彈簧構(gòu)件51、52的 圓柱狀內(nèi)部空間。在下部殼體7的底部附近設(shè)置有支承基臺(tái)43,支承基臺(tái)43從下側(cè)支承著 殼體1內(nèi)的機(jī)構(gòu)(上部氣缸10、下部氣缸11等）整體。在下部殼體7的底部的中央設(shè)置有 開口部，其開口部由蓋部8封閉。蓋部8具有用于將工作氣體導(dǎo)入殼體1內(nèi)部，或者穿通有 電氣配線的未圖示的管。
[0031] 上部氣缸10和下部氣缸11分別具有筒狀形狀，且各中心軸對(duì)齊地配置于殼體1 中。在將上部氣缸10和下部氣缸11視為一個(gè)氣缸的情況下，置換器70插入于該氣缸的上 側(cè)端中且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)，活塞20插入于該氣缸的下側(cè)端中且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)。上部氣缸10 和下部氣缸11能夠由分體部件連結(jié)形成，也能夠形成為一體。
[0032] 下部氣缸11經(jīng)多個(gè)支柱41固定于支承基臺(tái)43上。在圖1例子中，支柱41形成 為筒狀，螺栓42貫通了設(shè)置于支承基臺(tái)43的孔和筒狀支柱41。通過(guò)使螺栓42的前端部的 雄螺紋與下部氣缸11的下表面的雌螺紋相螺合，下部氣缸11固定到支承基臺(tái)43上。彈簧 構(gòu)件51具有供螺栓42貫通的孔，其被夾持固定在支柱41與支承基臺(tái)43之間。在圖1例 子中，三片彈簧構(gòu)件51固定于支承基臺(tái)43上。
[0033] 將形成于置換器70的上表面與殼體1之間的空間作為膨脹室12,在此使工作氣體 發(fā)熱且其體積增大。另一方面，鼗形成于置換器70與活塞20之間的空間作為壓縮室17,在 此使工作氣體冷卻且其體積減少。
[0034] 包圍上部氣缸10外壁和殼體1內(nèi)壁而成的圓筒狀空間，形成為將膨脹室12與壓 縮室17連通的工作氣體流路(氣體流路)。在上部氣缸10與下部氣缸11之間設(shè)置有與壓 縮室17相連的連通孔16。將該連通孔16與所述的圓筒狀空間(氣體流路)連通，使膨脹室 12與壓縮室17連通。
[0035] 在所述圓筒狀空間(氣體流路）中配置有吸熱翅片13、蓄熱式熱交換器(再生器）14 以及散熱翅片15。吸熱翅片13配置于靠近上側(cè)膨脹室12的位置，散熱翅片15配置于靠近 下側(cè)壓縮室17的位置，蓄熱式熱交換器14配置于吸熱翅片13與散熱翅片15之間。蓄熱 式熱交換器14奪走從膨脹室12流向壓縮室17的工作氣體的熱量而蓄熱，而具有對(duì)從壓縮 室17流向膨脹室12的工作氣體施加該蓄積熱量的功能。
[0036] 殼體1在與散熱翅片15相接的部分上具有外部翅片6。外部翅片6作為用于將工 作氣體的熱量排出殼體1外部的散熱機(jī)構(gòu)。在圖1例子中，外部翅片6固定在中間部殼體 3與氣缸保持部5之間上。外部翅片6利用例如從未圖示的泵等供給冷卻介質(zhì)(水等)來(lái)冷 卻，且保持至預(yù)定的溫度。
[0037] 另一方面，上部殼體2成為用于將由外部熱源供給的熱量傳遞給膨脹室12中的工 作氣體的吸熱機(jī)構(gòu)，上部殼體2的內(nèi)壁上抵接有吸熱翅片13。
[0038] 置換器70包括：設(shè)置于面對(duì)膨脹室12的一端部上的頭部73 ;設(shè)置于面對(duì)壓縮室 17的另一端部上的基部71 ;沿著上部氣缸10內(nèi)表面滑動(dòng)的滑動(dòng)部72 ;以及圓筒體74。
[0039] 頭部73為本發(fā)明中的頭部一個(gè)例子，基部71為本發(fā)明中的基部一個(gè)例子，滑動(dòng)部 72為本發(fā)明中的滑動(dòng)部一個(gè)例子。
[0040] 頭部73構(gòu)成有用于區(qū)劃膨脹室12的壁面。頭部73由例如具有絕熱性的樹脂（PPS 等）形成，用于截?cái)鄰呐蛎浭?2到壓縮室17的熱傳導(dǎo)。
[0041] 基部71構(gòu)成有用于區(qū)劃壓縮室17的壁面?；?1由例如鋁黃銅等金屬形成，用 于保持頭部73和滑動(dòng)部72。基部71由金屬形成，與由樹脂等形成的情況相比，降低了因溫 度造成的部件變形量。因此，抑制了高溫下機(jī)械精度的降低。
[0042] 滑動(dòng)部72設(shè)置于基部71的外表面且沿著上部氣缸10的內(nèi)表面滑動(dòng)，并具有包圍 著圓形截面的基部71整個(gè)圓周的環(huán)狀滑動(dòng)面?；瑒?dòng)部72由例如PPS等具低摩擦性且耐熱 性和耐磨損性優(yōu)異的樹脂形成。
[0043] 該滑動(dòng)部72和基部71通過(guò)嵌入成形形成為一體。具體而言，例如將預(yù)先制作的 基部71置入預(yù)定的模具中，將樹脂注入其模具中使其固化，由此使基部71和滑動(dòng)部72形 成為一體。如圖2中的左側(cè)放大圖所示，基部71具有用于緊固滑動(dòng)部72的槽75。槽75的 底部寬度大于開口部的寬度。在用于形成滑動(dòng)部72的樹脂以填充于該槽75中的狀態(tài)發(fā)生 固化時(shí)，槽75內(nèi)部的樹脂不會(huì)從槽75的開口部中脫落出。由此，基部71與滑動(dòng)部72強(qiáng)固 地接合起來(lái)。
[0044] 通過(guò)基部71和滑動(dòng)部72經(jīng)嵌入成形而形成為一體，而不需要用于結(jié)合這些部件 的機(jī)構(gòu)部件，也無(wú)需組裝作業(yè)。由此，不用考慮組裝作業(yè)的難易度等，而能夠盡可能使滑動(dòng) 部72變薄，因此，能夠使熱變形量多的樹脂的使用量變得最小限度。
[0045] 另外，如圖2的左側(cè)的放大圖所示，滑動(dòng)部72的滑動(dòng)面的緣部101平順地向離開 上部氣缸10內(nèi)表面的方向彎曲。在上部氣缸10內(nèi)置換器70上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，工作氣體容 易從該彎曲的緣部101沿著滑動(dòng)面順暢地流動(dòng)，在滑動(dòng)部72滑動(dòng)面與上部氣缸10內(nèi)表面 之間的間隙形成有工作氣體層。該工作氣體層發(fā)揮了氣體潤(rùn)滑功能，而使滑動(dòng)部72的滑動(dòng) 面與上部氣缸10的內(nèi)表面難以直接接觸，因此，可大幅度減少上部氣缸10內(nèi)的摩擦。
[0046] 在基部71的壓縮室17側(cè)的端壁上，固定有與基部71共軸且直徑小于基部71的 圓筒體74。在圖1例子中，在基部71的端壁的中央部形成有圓形凹部，在該凹部中插入有 圓筒體74的上端。
[0047] 置換器70經(jīng)與氣缸（10、11)的軸向平行地延伸的桿61與彈簧構(gòu)件51相連接。桿 61的一端穿過(guò)置換器70的圓筒體74的空洞與基部71相連接。桿61的另一端與安裝于下 部殼體7的支承基臺(tái)43上的板狀彈簧構(gòu)件51相連接。置換器70在經(jīng)桿61連接的彈簧構(gòu) 件51的彈性力作用下，受到上下方向(氣缸的軸向）的施力。
[0048] 圖3是表示圖1所示的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中的桿61的圖。如該圖所示，桿61的 直徑在端部65、66較粗（D2、D3)，而在中央部64較細(xì)（D1)。中央部64的直徑一定（D1)，端 部65、66的直徑隨著造成末端近而直徑D1緩緩變粗。將中央部64的細(xì)徑D1設(shè)定為，在置 換器70往復(fù)運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受到彈簧構(gòu)件51作用力能夠使中央部64發(fā)生彈性變形那樣程 度的值。
[0049] 由于桿61能夠發(fā)生彈性變形，因此，即使置換器70的中心軸與上部氣缸10的中 心軸多少有些偏移，桿61在中央部64也會(huì)柔軟地?fù)锨?，而置換器70在上部氣缸10內(nèi)容易 順暢地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。即，抑制了因置換器70強(qiáng)力地抵接上部氣缸10 -部分而造成的摩擦增 大。
[0050] 活塞20具備：具有一端封閉的圓筒形狀的基部21 ;以及設(shè)置于基部21外表面上 的滑動(dòng)部23、24?；?1為本發(fā)明中的基部一個(gè)例子，滑動(dòng)部23、24為本發(fā)明中的滑動(dòng)部 一個(gè)例子。
[0051] 基部21在被封閉的一端壁部上面對(duì)著置換器70,該端壁部構(gòu)成了用于區(qū)劃壓縮 室17的壁面。基部21由例如鋁或黃銅等金屬形成，以保持滑動(dòng)部23、24。由于基部21由 金屬形成，與由樹脂等形成的情況相比，能夠減小因溫度造成的部件變形量，因此，抑制了 高溫下機(jī)械精度的降低。
[0052] 滑動(dòng)部23、24分開地設(shè)置在基部21的外表面上，且沿著下部氣缸11的內(nèi)表面滑 動(dòng)，并分別具有包圍著圓柱上的基部21整個(gè)圓周的環(huán)狀滑動(dòng)面?；瑒?dòng)部23、24由例如PPS 等低摩擦性且耐熱性和耐磨損性優(yōu)異的樹脂形成。
[0053] 該滑動(dòng)部23、24和基部21與先前說(shuō)明的基部71和滑動(dòng)部72同樣，通過(guò)嵌入成形 形成為一體。另外，如圖2中的左側(cè)的放大圖所示，基部21具有用于緊固滑動(dòng)部23、24的 槽27、28。槽27、28底部的寬度大于開口部的寬度，因此，在用于形成滑動(dòng)部23、24的樹脂 以填充于該槽27、27中的狀態(tài)固化時(shí)，槽75內(nèi)部的樹脂也不會(huì)從槽75的開口部中脫落出。 由此，基部21與滑動(dòng)部23、24強(qiáng)固地接合起來(lái)。
[0054] 基部21與滑動(dòng)部23、24通過(guò)嵌入成形而形成為一體，由此能夠使熱變形量多的樹 脂的使用量變?yōu)樽钚∠薅取?br> [0055] 另外，如圖2中的左側(cè)放大圖所示，滑動(dòng)部23、24的滑動(dòng)面的緣部102、103向自下 部氣缸11內(nèi)表面離開的方向平順地彎曲。由此，與上述滑動(dòng)部72的情況同樣，在滑動(dòng)部 23、24的滑動(dòng)面與下部氣缸11的內(nèi)表面間的間隙中形成有工作氣體層，因而大幅度減少了 下部氣缸11內(nèi)的摩擦。
[0056] 在面對(duì)置換器70的基部21的端壁部中央，形成有供置換器70的圓筒體74容納 的貫通部22。在圖1例子中，該貫通部22呈圓筒狀地與氣缸（10、11)軸向平行延伸。置換 器70的圓筒體74穿通貫通部22而上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0057] 活塞20的基部21經(jīng)與氣缸（10、11)的軸向平行地延伸的多條桿62,與板狀彈簧 構(gòu)件52相連接。在圖1例子中，彈簧構(gòu)件52配置于下部氣缸11與彈簧構(gòu)件51之間，并經(jīng) 未圖示的支柱固定在下部氣缸11 (或支承基臺(tái)43)上。在彈簧構(gòu)件52的中央部形成供桿 61穿通的貫通孔。多個(gè)桿62其一端連接到貫通部22的周圍對(duì)稱位置上，另一端連接到彈 簧構(gòu)件52的所述貫通孔的周圍對(duì)稱位置上。
[0058] 活塞20的驅(qū)動(dòng)用的桿62與先前說(shuō)明的桿61 (圖3)同樣，在端部其直徑較粗，在 中央部其直徑較細(xì)。桿62的中央部具有一定細(xì)那樣程度的直徑，使得在活塞20往復(fù)運(yùn)動(dòng) 的過(guò)程中，能夠在彈簧構(gòu)件52作用下發(fā)生彈性變形。由于桿62能夠產(chǎn)生彈性變形，因此， 即使活塞20的中心軸與下部氣缸11的中心軸多少有些不對(duì)齊，桿62在中央部也會(huì)柔軟地 彎曲，在下部氣缸11內(nèi)活塞20也容易順暢地往復(fù)運(yùn)動(dòng)。即，抑制了因活塞20強(qiáng)力地抵接 到下部氣缸11 一部分而導(dǎo)致摩擦增大。
[0059] 在活塞20的基部21上固定有磁鐵25。磁鐵25以包圍著圓筒狀基部21整個(gè)圓 周的方式呈環(huán)狀設(shè)置在分離開的滑動(dòng)部23、24之間。在面對(duì)磁鐵25的下部氣缸11的內(nèi)表 面上固定有磁軛18。磁軛18由鐵等磁性材料構(gòu)成，并以包圍磁鐵25的方式形成為例如環(huán) 狀。在活塞20的基部21內(nèi)側(cè)且與磁軛18對(duì)置的位置上配置有定子30。磁鐵25被夾持在 定子30與磁軛18之間，并與活塞20 -起上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。磁鐵25產(chǎn)生了作用于定子30和 磁軛18上的磁場(chǎng)。
[0060] 定子30具有：由電線卷繞為環(huán)狀而形成的線圈33 ;以及隔著線圈33與磁軛18對(duì) 置的鐵芯36。
[0061] 線圈33配置在活塞20的圓筒狀基部21的內(nèi)側(cè)。另外，線圈33與活塞20共軸地 配置，以使其外周側(cè)與活塞20的磁鐵25面對(duì)。
[0062] 鐵芯36形成為將與電線纏繞方向垂直的線圈33的截面周圍包圍的形狀，在磁鐵 25與線圈33面對(duì)的部分具有間隙(包圍線圈33以外的部分，縫隙)。在圖1的例子中，鐵芯 36分為在上下方向上對(duì)稱的兩個(gè)塊狀件（36A、36B)。通過(guò)將薄的磁性材料板(硅鋼板等)重 疊粘合，分別形成上下兩個(gè)塊狀件（36A、36B )。
[0063] 鐵芯36由二板平行圓盤狀板構(gòu)件夾著，該板狀構(gòu)件由未圖示的連結(jié)件固定于支 承部40上。支承部40與下部氣缸11共同固定于殼體1上。
[0064] 在此，對(duì)具有上述構(gòu)成的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明。
[0065] 在置換器70向活塞20朝下方移動(dòng)時(shí)，壓縮室17變窄，壓縮室17的工作氣體流經(jīng) 連通孔16、散熱翅片15、蓄熱式熱交換器14和吸熱翅片13,并流入高溫的膨脹室12中。流 入膨脹室12內(nèi)的工作氣體發(fā)熱而使體積膨脹，因而提高了膨脹室12和壓縮室17的壓力。 在膨脹室12和壓縮室17的壓力高于由活塞20區(qū)劃成的下部殼體7的背壓空間9的壓力 時(shí)，活塞20向下方移動(dòng)。
[0066] 通過(guò)活塞20向下方移動(dòng)，降低了膨脹室12和壓縮室17的壓力，當(dāng)背壓空間9的 壓力變低時(shí)，置換器70在該壓力差的作用下向上方移動(dòng)。
[0067] 置換器70向上方移動(dòng)時(shí)，膨脹室12變窄，因而，膨脹室12的工作氣體流經(jīng)吸熱翅 片13、蓄熱式熱交換器14、散熱翅片15、連通孔16,流入低溫的壓縮室17。使流入壓縮室 17工作氣體冷卻而體積變小，由此降低了膨脹室12和壓縮室17的壓力。當(dāng)膨脹室12和壓 縮室17的壓力降低時(shí)，活塞20的移動(dòng)方向從朝向下方轉(zhuǎn)變?yōu)槌蛏戏健?br> [0068] 通過(guò)活塞20向上方移動(dòng)而提升了膨脹室12和壓縮室17的壓力，當(dāng)背壓空間9的 壓力變高時(shí)，置換器70在該壓力差作用下向下方移動(dòng)。當(dāng)置換器70向活塞20且朝下方移 動(dòng)時(shí)，工作氣體再?gòu)膲嚎s室17流入膨脹室12內(nèi)，提升了膨脹室12和壓縮室17的壓力，活 塞20的移動(dòng)方向從朝向上方轉(zhuǎn)變至朝向下方。
[0069] 通過(guò)以上的重復(fù)動(dòng)作，置換器70和活塞20分別沿上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)。
[0070] 當(dāng)活塞20往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，磁鐵25在磁軛18與定子30之間進(jìn)行上下移動(dòng)，線圈33 的磁場(chǎng)發(fā)生周期性變化，因此，線圈33中產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)并產(chǎn)生電流流動(dòng)。
[0071] 如上所述，在本實(shí)施方式的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，置換器70活塞20的基部（71、 21)由金屬形成，滑動(dòng)部（71、23、24)由樹脂形成。因此，與基部（71、21)由樹脂等形成的情 況相比，這樣能夠減小熱變形，并能夠抑制高溫下置換器70、活塞20的機(jī)械精度降低。并 且，利用設(shè)置于基部（71、21)外表面上的樹脂制滑動(dòng)部（71、23、24)，能夠?qū)飧變?nèi)的滑動(dòng) 摩擦抑制得較低。進(jìn)而，與利用氟樹脂等涂敷的方式相比，可使用的樹脂種類變多，因此，與 氟樹脂涂敷比，能夠使用耐熱性和耐磨損性更優(yōu)異的PPS等樹脂，且與現(xiàn)有技術(shù)相比更能 夠提高耐熱性、耐磨損性。
[0072] 另外，在本實(shí)施方式的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)中，基部（71、21)和滑動(dòng)部（71、23、24) 通過(guò)嵌入成形來(lái)形成為一體。由此，不用考慮組裝作業(yè)的難易等，能夠盡可能使滑動(dòng)部72 變薄，因此能夠?qū)嶙冃瘟慷嗟臉渲氖褂昧靠刂圃谧钚∠薅葍?nèi)。其結(jié)果為，能夠進(jìn)一步有 效地抑制高溫條件下置換器70、活塞20的機(jī)械精度降低。
[0073] 此外，本發(fā)明并不僅僅受限于上述實(shí)施方式，還包括其他各種變化。
[0074] 在上述實(shí)施方式中，置換器70和活塞20兩者均具有由金屬的基部和樹脂的滑動(dòng) 部構(gòu)成且經(jīng)嵌入成形的塊狀件，但是，在本發(fā)明的其他實(shí)施方式中，也能夠僅僅其中何一者 具有該塊狀件。
[0075] 上述實(shí)施方式中，列舉了斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)電機(jī)例子，本發(fā)明并不局限于此 也中，也能夠適用于例如斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)的冷凍機(jī)等。
[0076] 另外，本發(fā)明能夠適用于輸出1. 2kW的斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)，還能夠廣泛適用于其他多 種斯特林發(fā)動(dòng)機(jī)。
[0077] 本發(fā)明包括一切在申請(qǐng)專利范圍中所提到范圍內(nèi)的所有替換內(nèi)容。任何在本發(fā)明 申請(qǐng)專利范圍內(nèi)所作的等效變化，皆屬本案申請(qǐng)的專利范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于具有：固定于殼體中的氣缸；插入于所述氣缸 一端且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的置換器；插入于所述氣缸另一端且能夠往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞；所述置換 器和所述活塞中至少一者包括：由金屬形成的基部；以及由樹脂形成，設(shè)置于所述基部的 外表面上且能夠沿所述氣缸的內(nèi)表面滑動(dòng)的滑動(dòng)部。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述基部和所述滑動(dòng)部通 過(guò)嵌入成形而形成為一體。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述滑動(dòng)部具有包圍著截 面圓形的所述基部整個(gè)圓周的環(huán)狀滑動(dòng)面。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具 有：固定于所述殼體中的定子；以及設(shè)置于所述活塞的所述基部，以產(chǎn)生作用到所述定子 上的磁場(chǎng)的磁鐵；在所述活塞的所述基部上分開設(shè)置有兩個(gè)所述滑動(dòng)部，所述磁鐵以包圍 圓筒狀的所述基部整個(gè)圓周的方式呈環(huán)狀地設(shè)置于所述兩個(gè)滑動(dòng)部之間。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述基部具有形成為 底部寬度大于開口部寬度的槽，將用于形成所述滑動(dòng)部的樹脂填充到所述基部的所述槽 中。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3至5中任一項(xiàng)所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述斯特林 循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)具有：面對(duì)所述置換器一端部的膨脹室；面對(duì)所述置換器另一端部的壓縮室； 用于連通所述膨脹室與所述壓縮室間的氣體流路；以及用于蓄積流通于所述氣體流路中的 工作氣體的熱量的蓄熱式熱交換器；所述置換器的所述基部設(shè)置在面對(duì)所述壓縮室的所述 另一端部。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述置換器具有頭部，所述 頭部由具有絕熱性的材料形成，并設(shè)置于面對(duì)所述膨脹室的所述一端部。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的斯特林循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述壓縮室形成在所 述置換器的所述基部與所述活塞的所述基部之間。
【文檔編號(hào)】F02G1/053GK104100409SQ201310122704
【公開日】2014年10月15日 申請(qǐng)日期:2013年4月10日 優(yōu)先權(quán)日:2013年4月10日
【發(fā)明者】陳豪 申請(qǐng)人:上海綠能高科環(huán)保節(jié)能科技有限公司