[发明专利]外燃式闭式循环热机

说明书

技术领域

本发明涉及一种结构简单且容易操作、维护的外燃式闭式循环热机。

背景技术

斯特林发动机是外燃式热机，由于其不分热源的种类均可有效利用现在被浪废的能量，而且安静且低公害，因此被研究开发出各种类型，被看做是未来大有希望的热机的一种。

斯特林发动机通过对封入气室内的工作气体进行加热及冷却使该气体膨胀及收缩从而得到动力。

以往的置换器型斯特林发动机，通过置换器的往复动作使该气体在加热部及冷却部之间往复来加热及冷却该气体，使其膨胀及收缩，通过使动力活塞工作从而得到动力。置换器被构成为与动力活塞保持相位而联动。

以往的斯特林发动机根据活塞、气缸等的配置分为α型、β型、γ型3种。关于上述3种动作的详细内容记载于专利文献1中。

但是，在上述以往的斯特林发动机中，气室、加热器及冷却器内的工作气体被同时加压、减压。因此在加热时，为了将气室加压也必须对冷却器内的工作气体加压，而且在冷却时，为了将气室减压也必须对加热器内的工作气体减压。因此，加热器或者冷却器的容积比气室的容积大时则发动机的效率降低。因此，为了提高发动机的效率，必须使加热器及冷却器小型化。

但是，为了使发动机工作就需要吸收必要的热量并进行排出，加热器及冷却器必须具备足够的能力。为了使加热器小型化且具备足够的能力，虽然存在通过将壁厚变薄并且提高加热温度来增加单位面积传热量的方法，但是需要精密地制作，而且必须采用昂贵的耐热金属，另外还存在由于高温而促进加热器腐蚀的弊端。

另外，在冷却期间中，加热器不被使用，整个期间的加热器的效率降低，施加于加热器的外部热量被浪费掉造成使用效率降低。加热期间的冷却器也同样如此。

专利文献1：日本国特开2006-275018号公报

发明内容

鉴于上述以往的技术，本发明的课题是提供一种外燃式闭式循环热机，其加热器或者冷却器的容积与发动机的效率无关，并可以在各种条件下设计、制造。

本发明的发明者们为了解决上述课题反复进行了锐意研究，结果完成了具有以下结构的发明。

技术方案1的发明是一种外燃式闭式循环热机，其特征为，设置密封的气室与加热器及冷却器，设置导通该气室与该加热器的入口侧及出口侧的流路，设置导通该气室与冷却器的入口侧及出口侧的流路，在各自的入口侧及出口侧的流路上设置开闭阀，设置工作气体的移动单元，关闭冷却器入口侧及出口侧的开闭阀来密封冷却器，打开加热器入口侧及出口侧的开闭阀来使气室的工作气体通过加热器移动、循环，从而加热气室内的工作气体，另外，关闭加热器入口侧及出口侧的开闭阀来密封加热器，另一方面，打开冷却器入口侧及出口侧的开闭阀来使气室内的工作气体通过冷却器移动、循环，从而冷却气室内的工作气体，通过使气室内的工作气体膨胀、收缩来驱动作用体，并且其特征为，可以实现以下外燃式闭式循环热机，其加热器或者冷却器的容积与发动机的效率无关，并可以在各种条件下设计、制造。

技术方案2的发明为，根据技术方案1所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，所述开闭阀为三通阀。三通阀定义为如下切换阀，流路具有3个分支，使从1个分支流入的流体选择另外2个分支流路的任意一个作为流路，或者选择2个分支流路的任意一个，使另外1个分支作为流路。

技术方案3的发明为，根据技术方案1所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，从所述气室通向加热器入口侧流路以及冷却器出口侧流路通向所述气室的开闭阀为止回阀。

技术方案4的发明为，根据技术方案1～3中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，所述作用体为活塞。该作用体为活塞时，将气室定义为气缸，将多个气室定义为多气缸。

技术方案5的发明为，根据技术方案1～3中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，所述作用体为往复流式汽轮。往复流式汽轮是即使工作气体的流动方向反转也在同一方向上产生旋转转矩的装置。

技术方案6的发明为，根据技术方案1～5中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，设置多个所述密封的气室及作用体，且共有加热器及冷却器。

技术方案7的发明为，根据技术方案1～4、6中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，共有分别设置于所述密封的多个气室（多气缸）的活塞的曲轴箱。