外燃式闭式循环热机制造技术

本发明专利技术提供一种外燃式闭式循环热机，具体为，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，设置使工作气体移动的单元，用该开闭阀进行该工作气体向加热器与冷却器的切换，通过驱动作用体，使加热器或者冷却器的容积与发动机的效率无关，并在各种条件下工作。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术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。
技术介绍
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、Y型3种。关于上述3种动作的详细内容记载于专利文献I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I :日本国特开2006-275018号公报
技术实现思路
鉴于上述以往的技术，本专利技术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。本专利技术的专利技术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专利技术。技术方案I的专利技术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的专利技术为，根据技术方案I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I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I个分支作为流路。技术方案3的专利技术为，根据技术方案I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的专利技术为,根据技术方案I 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的专利技术为,根据技术方案I 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的专利技术为,根据技术方案I 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的专利技术为,根据技术方案I 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。技术方案8的专利技术为，根据技术方案I 4、6 7中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，设置有以下流路将加热器的入口侧及出口侧向用活塞将所述气室隔成的A室与B室分别导通的流路；及将冷却器的入口侧及出口侧向用活塞将所述气室隔成的A室与B室分别导通的流路。技术方案9的专利技术为,根据技术方案I 3、5 6中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，设置有以下流路将加热器的入口侧及出口侧向用I个或者多个往复流式汽轮将所述气室隔成的各室分别导通的流路；及将冷却器的入口侧及出口侧向用I个或者多个往复流式汽轮将所述气室隔成的各室分别导通的流路。本专利技术的外燃式闭式循环热机在气室加热时，因为冷却器通过开闭阀而被密封，所以冷却器内的工作气体没有被加压，保持低温·低压，在气室冷却时，因为加热器通过开闭阀而被密封，所以加热器内的工作气体没有被减压，保持高温·高压，温度·压力的变化只发生在气室内的工作气体上，因此与加热器、冷却器的大小无关，不会产生以往所产生的用于对加热器、冷却器内的工作气体进行加压、减压而产生的无益的能量消耗。因此，加热、冷却的效率得到提高，可以得到比以往的斯特林发动机更高的发动机效率。而且，通过切换开闭阀，可以使气室内的温度·压力急剧地变化，可以增加发动机的输出。气室加热时，因为冷却器通过开闭阀而被密封，所以可以有效地持续冷却冷却器内的工作气体，气室冷却时，因为加热器通过开闭阀而被密封，所以可以有效地持续加热加热器内的工作气体，可以在整个期间有效地使加热器、冷却器内起到作用，同时可以提高热源、冷热源的利用效率。如上所述，由于包含流路的加热器、冷却器的容积变得不再影响效率，因此可以将加热器、冷却器与发动机本体之间的流路加长，可以将加热器、冷却器离开发动机本体而设置，因此在机器配置上也可产生自由度，也可以有效地利用难以设置发动机本体的场所的现有废热源等。另外，由于可以将加热器、冷却器增大，因此传热面积可以变大，即使温度差小也能够得到足够的传热量，还可以有效地利用废热等的低温热源，同时加热器的设计条件变宽，关于加热器的材料、结构、制作等，可以按使用目的进行最适宜的选择。没有必要使用稀少的氦气作为工作气体，工作气体是氮气、空气等即可。另外，通 过使用二氧化碳、氙气等重比重的气体可以使往复流式汽轮小型化。而且，由于不使用置换器，因此可以在气室内设置绝热材料，由于可以降低通过气室外围的热流失，因此可以提高热效率，由于还可以将气室外围保持于低温状态，因此不再需要使用昂贵的耐热合金。如果使开闭阀为三通阀的形式，且分别设置在加热器、冷却器各自的入口侧、出口侦牝则可以将通向气室的流路从4根减少至2根，从而可以使结构变得简单。而且，在开闭阀中，如果使加热器入口侧的阀与冷却器出口侧的阀为根据压力变化而自动工作的止回阀，那么就不再需要人为操作，可以将控制简化。根据本专利技术，可以提供作为作用体采用了活塞或者往复流式汽轮的外燃式闭式循环热机。而且，在本专利技术中，由于整个循环中加热器内的工作气体保持高温·高压，且冷却器内的工作气体保持低温 低压，因此设置多个密封的气室及作用体来构成多气缸时，可以设置大型本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一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内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。2.根据权利要求I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。3.根据权利要求I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。4.根据权利要求I 3中任意一项所述的外燃式闭式循环热机，其特征为，...

【专利技术属性】
技术研发人员：海法俊光，鹤野省三，关根宗平，楠健治郎，
申请(专利权)人：横滨制机株式会社，
类型：
国别省市：