[发明专利]斯特林发动机的冷却结构

说明书

本发明涉及斯特林发动机的冷却结构。尤其是涉及这样一种斯特林发动机的冷却结构：利用钎焊使得冷却件制作容易，通过限定冷却水与配气活塞密封件之间的接触部分，减小向冷却介质(冷却水)传递热的热损失。

现有的斯特林发动机及其周边部的构成如图1及图2所示，它包括：在斯特林发动机的汽缸上部的缸盖1；与上述缸盖1的下端部结合的外部汽缸2；形成于外部汽缸2内、起引导配气活塞4的作用的内部汽缸3；在上述内部汽缸3内作往复运动的配气活塞4；与上述配气活塞4结合、防止动作流体泄漏的配气活塞密封件15；由轴与上述配气活塞4结合的动力活塞5；与上述缸盖1上部连接、接受来自外部热源的热能的加热器管6；使在上述加热器管6中往复流动的动作流体通过回热器7而流动、起到动作流体的通路作用，使高温的动作流体的热放热的冷却器管8；为了固定支承上述冷却器管8而在冷却器管8上设置的上板9；与上述上板9相对、从下面固定支承冷却器管8的下板10；使固定支承在上述上/下板9、10的冷却器管8结合的填充金属16；为了吸入吸收上述冷却器管8内的动作流体的热量的冷却水，而在外部汽缸2上设置的冷却水入口11；为使从上述冷却水入口11吸入的冷却水吸收冷却器管8的热量后又向外部排出而在外部汽缸2上形成冷却水出口12；在上述缸盖1和内部汽缸3以及配气活塞4之间形成的膨胀空间13；以及在上述配气活塞4与动力活塞5之间形成的压缩密封室14。

下面对这样构成的现有的斯特林发动机的动作及其存在的问题进行说明。

在图1及图2所示的斯特林发动机利用了如下原理：密闭容器内的机体在加热的时候压力上升而在冷却的时候压力则下降。

所以，伴随配气活塞4与动力活塞5在内部汽缸3内往复运动，在动作流体从压缩密封室14经冷却器管8、通过回热器7、再经过加热器管6而来到膨胀空间13时，压力上升，该上升的压力作用于动力活塞5从而将动力活塞5压向下方。

而后，相反地动作流体在从膨胀空间13通过加热器管6、回热器7，冷却器管8来到压缩密封室14时被冷却。压力下降，动力活塞5朝上方上升。

从而斯特林发动机的动作原理可说成是动作流体的反复加热和冷却的结果。由于这样的加热和冷却，位于内部汽缸3中的膨胀空间13产生的膨胀过程所需的热量由接受来自外部热源的热能的加热通过冷却器管6而获得；而在压缩密封室14中产生的压缩过程所发生的热则一边在冷却器管8周围流动一边被冷却水冷却。

此时，冷却水通过形成于外部汽缸2的冷却水入口11而流入，并且一边在冷却器管8周围流动一边使在冷却器管8中的高温动作流体冷却，本身加热后则通过形成于外部汽缸2的冷却水出口12而排出到外部。

这样动作的斯特林发动机，使缸盖1焊接或钎焊结合在外部汽缸2上部。

并且，起着动作流体通路作用、使动作流体放热的冷却器管8固定支承在上/下板9、10上，这种场合如图2所示冷却器管8各自焊接或向每个冷却器管8都设置加热就熔化的填充金属16，通过钎焊使冷却器管8与上/下板9、10之间的间隙密封而结合。

然而这样的现有斯特林发动机具有下列问题，由于必须在上/下板与冷却器管之间窄的地方密封各个冷却器管，所以费用必须很大；对气密的可靠性也变低；在焊接和钎焊作业时，由于必须使冷却器管间保持一定间隙，因而在一定面积下设置冷却器管的数量受到限制；在上/下板上形成的孔与冷却器管的外径的尺寸必须进行精密加工。

并且，由于内部汽缸全体做成一体，热量从上部高温部向冷却水侧的低温部方向传递，所以存在热量损失的问题。

本发明的主要目的就是提供一种斯特林发动机的冷却结构，利用钎焊，使冷却器制作容易，通过限定冷却介质(冷却水)与配气活塞密封件之间的接触部分，来减小向冷却介质(冷却水)传递的热损失。

为了达到上述本发明的目的，采用密封结合装置、隔热装置、气密装置，据此达到完成该目的的技术装置，上述密封结合装置是：为了使由上/下板固定支承的冷却器管密封结合而设计成上/下板上能溶化填充金属施行焊接的结构；上述隔热装置是：阻止在该上板与内部汽缸之间的内部汽缸内产生的热传递到冷却器管侧；上述气密装置是：防止冷却水泄漏到该上板和下板外周面上。

图面简单说明。

图1为现有的斯特林发动机的纵剖面图。

图2为现有的斯特林发动机的冷却器管的结合图，(A)为焊接结合时、(B)为钎焊结合时。

图3为本发明的斯特林发动机的纵剖面图，(A)为冷却结构剖面图，(B)为沿(A)中的一A-A线的剖面图，(C)为(A)中的C部放大图。