[发明专利]活塞式发动机及斯特林发动机

说明书

技术领域

本发明涉及不使用活塞环及润滑油而使活塞在气缸内往复运动的活塞式发动机及斯特林发动机。

背景技术

近年来，为了回收搭载在乘用车、公共汽车、卡车等车辆上的内燃机的废热或工厂废热，理论热效率优良的斯特林发动机受到关注。专利文献1中公开了下述斯特林发动机：使气体轴承介于活塞及气缸之间，并且由近似直线机构支承活塞而使之往复运动。

专利文献1：日本特开2005-106009号公报(0013，图1，图5)

发明内容

但是，斯特林发动机中，由于活塞的顶面与工作流体接触，因此特别是与高温的工作流体接触的活塞其顶部发生热膨胀。如专利文献1中公开的斯特林发动机那样使气体轴承介于活塞及气缸之间时，需要使活塞和气缸之间的间隙非常小。因此，如果在斯特林发动机运转中活塞发生热膨胀，则担心活塞与气缸接触。本发明鉴于以上问题而提出，目的在于使气体轴承介于活塞及气缸之间时降低活塞与气缸接触的可能。

为了实现上述目的，本发明的活塞式发动机的特征在于，包括：气缸，具有套筒，经过加热工作流体的加热器后的所述工作流体流入所述套筒，并且所述套筒与所述加热器热连接；活塞，根据所述工作流体的压力变化而在所述套筒的内部往复运动；以及气体轴承，形成在相对配置的所述套筒的内周面与所述活塞的外周面之间。

为了实现上述目的，本发明的活塞式发动机的特征在于，包括：气缸，具有套筒与外壳，经过加热工作流体的加热器后的所述工作流体流入所述套筒，并且所述套筒与所述加热器热连接，所述外壳配置在所述套筒的外侧；活塞，根据所述工作流体的压力变化而在所述套筒的内部往复运动；以及气体轴承，形成在相对配置的所述套筒的内周面与所述活塞的外周面之间。

为了实现上述目的，本发明的活塞式发动机的特征在于，包括：气缸，由具有套筒与外壳的双层结构构成，经过加热工作流体的加热器后的所述工作流体流入所述套筒，所述外壳配置在所述套筒的外侧；活塞，根据所述工作流体的压力变化而在所述套筒的内部往复运动；以及气体轴承，形成在相对配置的所述套筒的内周面与所述活塞的外周面之间。

作为本发明的优选实施方式，优选在所述的活塞式发动机中，至少可形成所述气体轴承的部分为在所述套筒的外侧配置所述外壳的双层结构。

优选的是，所述套筒与所述外壳分别由不同的结构体构成，并且，所述套筒在所述加热器侧的端部设有套筒支承部，所述套筒通过在所述外壳的一端部安装所述套筒支承部而安装在所述外壳上，并且与所述加热器连结。

作为本发明的优选实施方式，优选在所述活塞式发动机中，形成所述气体轴承的部分，使得所述套筒与所述外壳不发生金属接触。

作为本发明的优选实施方式，优选在所述活塞式发动机中，所述套筒与所述外壳具有规定间隔而配置。

作为本发明的优选实施方式，优选在所述活塞式发动机中，所述外壳支承作用于所述气缸的与所述气缸的中心轴平行的方向上的力，另外，所述套筒承受存在于所述套筒内部的所述工作流体的压力。

为了实现上述目的，本发明的斯特林发动机的特征在于，包括：热交换器，构成为包括加热器、再生器及冷却器，所述加热器加热工作流体，所述再生器与所述加热器连接，并且所述工作流体经过所述再生器，所述冷却器与所述再生器连接且冷却所述工作流体；气缸，具有套筒与外壳，经过所述加热器后的所述工作流体流入所述套筒，并且所述套筒与所述加热器热连接，所述外壳配置在所述套筒的外侧；活塞，根据所述工作流体的压力变化而在所述套筒的内部往复运动；以及气体轴承，形成在相对配置的所述套筒的内周面与所述活塞的外周面之间。

作为本发明的优选实施方式，优选在上述斯特林发动机中，至少可形成所述气体轴承的部分为在所述套筒的外侧配置所述外壳的双层结构。

作为本发明的优选实施方式，优选在所述斯特林发动机中，所述活塞由近似直线机构支承。

作为本发明的优选实施方式，在上述斯特林发动机中，在所述斯特林发动机具备多个气缸及活塞的情况下，至少一个所述气缸使所述加热器与所述套筒热连接，并且由具有所述套筒及配置在所述套筒外侧的外壳的双层结构构成。

本发明在使气体轴承介于活塞及气缸之间的情况下，能够降低活塞与气缸接触的可能性。

附图说明

图1是表示本实施方式的活塞式发动机即斯特林发动机的构成的剖视图。

图2是表示本实施方式的活塞式发动机即斯特林发动机所具备的气体轴承的构成例及活塞的支承结构的说明图。

图3是表示本实施方式的活塞式发动机即斯特林发动机所具备的高温侧气缸的构成的说明图。