CN101044311A

CN101044311A - 热机

Info

Publication number: CN101044311A
Application number: CNA2005800359757A
Authority: CN
Inventors: 竹内诚
Original assignee: Suction Gas Engine Mfg Co Ltd
Current assignee: Suction Gas Engine Mfg Co Ltd
Priority date: 2004-10-21
Filing date: 2005-10-21
Publication date: 2007-09-26
Anticipated expiration: 2025-10-21
Also published as: US7836691B2; KR20070072918A; EP1820953A1; KR100862965B1; EP1820953B1; CN100487235C; EP1820953A4; WO2006043665A1; US20090056329A1; JP4630626B2; JP2006118430A; CA2584731A1; CA2584731C

Abstract

分别隔成高温空间(45)和低温空间(47)的高温侧动力活塞(37)和低温侧动力活塞(39)构成分别使高温空间(45)和低温空间(47)的工作气体的容积发生变化、并且承受工作气体的压力变化而传递动力的动力活塞。可移动地收容于换置器缸体(201)内的换置器(203)使工作气体相对于高温空间(45)和低温空间(47)相互间不发生压力差地进行移动。

Description

热机

技术领域

本发明涉及一种热机，例如斯特林循环(stirling cycle)。该热机是在保持有具有相互不同的温度区域的工作气体的空间，设置作为上述温度区域的边界的再生器，利用该再生器两侧的高温空间及低温空间的容积变化与工作气体的移动来进行热与动力的转换。

背景技术

斯特林循环的特征在于不仅能利用燃烧热源，还可以利用废热、太阳热等各种温差的热源，但在不同温度区域的热源中为了得到各自的最大输出能量，需要按照温差使工作气体的容积变化量与再生器通过气体流量的平衡最优化。

在废热、太阳热等低温差热源中，需要使再生器通过气体流量的比率大于容积变化量。这是因为，斯特林循环的输出的源泉是气体通过再生器时的气体的压力上升，若温差较小，则气体的相对于通过流量的压力上升变小。因而，如果想从低温差热源发出最大的输出能量，则与利用高温差热源的情况相比，需要相对于容积变化量而增加再生器通过气体流量。

另外，作为实现斯特林循环的结构，以往大致区分的话，存在α型、β型和γ型三种结构。α型结构在高温空间、低温空间中分别有一个动力活塞，别名称为双活塞型。该方式的特征是：由于两个活塞分别在各空间中完全扫气，所以死空间非常小。

此外，可以利用两个活塞的位移的相位差来改变上述比率，在采用低温差热源时，可通过根据温差扩大该相位差来实现最优化(参照专利文献：日本专利第3134115号)，其中，在500℃以上的高温差下可将该相位差扩大到90度左右，在100℃左右的低温差下可将该相位差扩大到150度左右。

但是，在上述α型结构中，扩大相位差是减小两个活塞的相对位移，为了得到规定的容积变化量，需要加大活塞直径，由此活塞力变得过大，进而存在耐久性降低、机械损失增加这样的问题。

β型结构在低温侧有一个动力活塞，换置器与动力活塞收容于同一个缸体，相互叠加地进行运动，其特征是能够完全扫气。在该情况下，由于换置器和动力活塞的缸径被固定为相同，所以为了改变上述比率，要增大换置器的行程、或减小动力活塞的行程，但由于各个活塞速度和活塞力，在再生器通过气体流量上有极限。

γ型结构在低温侧有一个动力活塞，由于换置器收容于另一个缸，所以可以加大其直径而增加再生器通过气体流量，根据温差使上述比率最优化。但是，若加大换置器的直径，则与换热器及动力活塞连接的连接管的流道的扩大缩小变大，压力损失增大，若为了避免该问题而扩大流道，则存在死空间增大这样的问题，在最优化上有极限。

进而，为了进行小型化、轻量化、并降低成本，需要谋求提高转速。为此，需要克服上述问题，满足增多再生器通过气体流量、减小活塞力、还减小死空间这样的条件。

发明内容

本发明是为了解决上述现有技术的问题而做成的，其目的在于提供一种满足使通过再生器的气体流量增多、减小活塞力、还减小死空间这样的条件的热机。

为了实现上述目的，本发明的第1方面，主要是一种热机，具有：高温空间部和低温空间部，保持着具有相互不同的温度区域的工作气体；再生器，设在上述高温空间部与上述低温空间部之间；两个动力活塞，分别使上述高温空间部和上述低温空间部的上述工作气体的容积发生变化、并且承受上述工作气体的压力变化而传递动力；换置器，使上述工作气体在上述高温空间部与上述低温空间部之间进行移动，利用上述再生器两侧的上述高温空间部和上述低温空间部的容积变化与上述工作气体的移动来进行热与动力的转换。

根据本发明的第1方面，在具有分别使高温空间和低温空间的工作气体的容积发生变化、并且承受工作气体的压力变化而传递动力的动力活塞的α型结构中，设置独立的换置器，从而虽然不完全扫气，但由于具有α型的要素，所以与γ型结构相比，死空间可以很少，可以确保适合温差的所需的再生器通过气体流量，由于是利用两个动力活塞的相对运动来进行容积变化，由两个活塞分散承受活塞力，所以可以将整个活塞力抑制得较小。

此外，上述两个动力活塞也可以具有与上述再生器相对的受压面。

根据上述构成，可以得到与上述第1方面同样的效果。

此外，也可以还具有换置器收容部，该换置器收容部与上述高温空间部和上述低温空间部相邻设置，与上述高温空间部和上述低温空间部的各空间部连通、并收容可往复动的上述换置器。

根据上述构成，可以得到与上述第1方面同样的效果。

此外，也可以是上述换置器包括相互以180度的相位差进行运动的两个活塞，在上述高温空间部和上述低温空间部的各空间部中分别配置一个上述换置器。

根据上述构成，可以得到与上述第1方面同样的效果。

此外，也可以使上述两个动力活塞中的任一方与上述两个换置器中的任一方相互为一体。

根据上述构成，实质上可以减少一个活塞，结构简化，还可以减少工作气体的泄漏损失或机械损失。

此外，也可以将上述两个动力活塞中的另一方与上述两个换置器中的另一方设置成可密封相互间地相对移动。

根据上述构成，由于将动力活塞与换置器构成为可密封相互间地进行相对移动，所以密封部处的滑动距离可以很短，可以提高密封的耐久性。

此外，也可以在热机单元的排列方向上层叠多个分别具有上述换置器和上述动力活塞的热机单元，在相邻的上述热机单元相互间配置由上述各热机单元相互共用的一个换置器或动力活塞。

根据上述构成，相邻的热机单元相互共用活塞，可以既谋求结构的简化，又在把该热机用作发动机循环时，通过适当层叠标准化的组件而可容易得到所需的输出能量。进而，通过适当组合热泵循环或冷冻循环，可以实现对应于多样的热源和输出温度的复合循环。

此外，也可以是在上述动力活塞与上述换置器的至少一方连接压缩机。

根据上述构成，通过使热机与压缩机为一体结构，与将两者分开设置的情况相比，能用较少的零件数驱动压缩机，可以得到把机械损失抑制到最小限度的系统。

此外，也可以是上述高温空间部和上述低温空间部的至少一方包括可上下伸缩的波纹管。

根据上述构成，由于高温空间部和低温空间部的至少一方与换置器由可上下伸缩的波纹管连接，所以不需要换置器的滑动部，也不需要考虑密封性，可以用更简单的结构。

为了实现上述目的，本发明的第2方面，主要是一种热机，其包括高温空间部和低温空间部，保持着具有相互不同的温度区域的工作气体；再生器，设在上述高温空间部与上述低温空间部之间；1个动力活塞，使上述高温空间部和上述低温空间部中任一空间部的上述工作气体的容积发生变化、并且承受上述工作气体的压力变化而传递动力；换置器，在上述高温空间部和上述低温空间部的各空间部中各配置一个，使上述工作气体在上述高温空间部与上述低温空间部之间进行移动，该换置器的受压面积大于上述动力活塞的受压面积；两个动力活塞，设于上述换置器，相互以180度相位差进行运动，利用上述再生器两侧的上述高温空间部和上述低温空间部的容积变化与上述工作气体的移动来进行热与动力的转换。

根据本发明的第2方面，除了上述第1方面的效果之外，通过相对配置两个换置器，通过用活塞相互连接可以实现180度相位差。此外，即使使用大面积的换置器也可以不把工作气体的压力变化传递到轴系地而用活塞吸收，可以将动力活塞的活塞力保持得较小。因而，可以把机械损失抑制到最小。

附图说明

图1是本发明的第1实施方式的斯特林循环的剖视图。

图2是本发明的第2实施方式的斯特林循环的剖视图。

图3是本发明的第3实施方式的斯特林循环的剖视图。

图4是本发明的第4实施方式的斯特林循环的剖视图。

图5是本发明的第5实施方式的斯特林循环的剖视图。

图6是本发明的第6实施方式的斯特林循环的剖视图。

图7是本发明的第7实施方式的斯特林循环的剖视图。

图8是本发明的第8实施方式的斯特林循环的剖视图。

具体实施方式

下面，参照附图详细说明本发明的实施方式的斯特林循环。在以下的附图的记载中，对同一或类似的部分标注同一或类似的附图标记。在下述的实施方式的说明中，有时对于在前面的实施方式的说明中已经说明过的具有同一附图标记的部分省略其说明。

图1是表示本发明的第1实施方式的作为热机的斯特林循环的剖视图。在外壳主体21的上部开口安装盖23、在该外壳主体21的下部开口安装曲轴箱25，从而构成外壳27。在外壳主体21的图中上下方向的大致中央的换热器壳体部21a中收容固定有换热器单元29。换热器单元29在中央设有作为相互不同的温度区域的边界的再生器31，在该再生器31上下两侧分别设有吸热器33和散热器35。

吸热器33具有沿图中正交于纸面的方向延长的传热管33a，在该传热管33a内流动着高温的传热流体，在该传热管33a的周围安装有多个翅片。散热器35也同样，具有沿图中正交于纸面的方向延长的传热管35a，在该传热管35a内流动着低温的传热流体，在该传热管35a的周围安装有多个翅片。另一方面，再生器31是层叠金属网等而构成。

在吸热器33的上部侧的外壳主体21的高温侧缸体部21b内，收容有沿图中的上下方向可移动的高温侧动力活塞37，在散热器35的下部侧的外壳主体21的低温侧缸体部21c内，收容有沿图中的上下方向可移动的低温侧动力活塞39。

高温侧动力活塞37通过相对于换热器单元29和低温侧动力活塞39可相对移动地贯通该换热器单元29和低温侧动力活塞39的多个活塞杆41连接于曲轴53的曲柄销53a。另一方面，低温侧动力活塞39通过一根活塞杆57连接于曲轴53的曲柄销53b。

这种高温侧动力活塞37与低温侧动力活塞39连接于曲轴53，以使得成为能够以相互相位差为90度地进行相对移动。

高温侧动力活塞37和低温侧动力活塞39构成分别对后述的高温空间45和低温空间47使工作气体的容积发生变化，并且承受工作气体的压力变化而传递动力的动力活塞。

由外壳主体21和各动力活塞37、39所围成的区域，成为以密封状态封入氦等工作气体而成的工作气体空间。

在吸热器33与高温侧动力活塞37之间，形成由吸热器33所加热的工作气体发生膨胀的高温空间45，在散热器35与低温侧动力活塞39之间，形成由散热器35所散热的工作气体被压缩的低温空间47。通过在该高温空间45与低温空间47之间，使工作气体相互移动而反复进行工作气体的膨胀·压缩，从而进行热与动力的转换。

与外壳主体21相邻地设置换置器缸体体201。在换置器缸体201内收容可移动的换置器203。换置器203的上下两侧的空间205、207分别通过连通管209、210而与高温空间45、低温空间47连通。

换置器203通过连接杆213连接于曲轴53的曲柄销53c。这种换置器203使工作气体在高温空间45和低温空间47相互间不产生压力差地进行移动。

通过将基于工作气体的压力变化的各动力活塞37、39的往复运动转化为曲轴53的旋转运动而取出到外部，从而该斯特林循环成为发动机，相反从外部利用电动机等驱动部件使曲轴53旋转而使动力活塞37、39进行往复移动，从而该斯特林循环成为通过在贯通吸热器33和散热器35的传热管33a、35a内流过的传热流体而向外部供给热或冷的热泵或冷冻机。

在第1实施方式的斯特林循环中，在具有对于高温空间和低温空间的各空间分别使其工作气体的容积产生变化、并且承受工作气体的压力变化而传递动力的高温侧动力活塞37和低温侧动力活塞39的α型结构中，设有独立的换置器203。由此，虽然变得不是完全扫气，但是由于具有α型的要素，所以与γ型结构相比，死空间可以较少，为了得到适合温差所必需的热交换量，可以确保充分的气体移动流量。此外，由于是利用高温侧动力活塞37与低温侧动力活塞39的相对运动来进行容积变化，用这些各动力活塞37、39分散地承受活塞力，所以可以将其整体抑制得较小。

图2是本发明的第2实施方式的作为热机的斯特林循环的剖视图。第2实施方式中，设有与图1所示的外壳主体21及盖23成一体的第2外壳主体210和第2盖230。第2外壳主体210的图中上下方向大致中央的换热器壳体部210a中，收容固定有在换热器壳体部210a与上述换热器壳体部21a之间范围配置的换热器单元290。换热器单元290在中央设有再生器310，在该再生器310的上下两侧分别设有吸热器330和散热器350。

吸热器330具有沿图中正交于纸面的方向延长的传热管330a，在该传热管330a内流动着高温的传热流体，在该传热管330a的周围安装有多个翅片。散热器350也是同样，具有沿图中正交于纸面的方向延长的传热管350a，在该传热管350a内流动着低温的传热流体，在该传热管350a的周围安装有多个翅片。另一方面，再生器310是层叠金属网等而构成的。

在第2外壳主体210内的高温侧缸体部210b内收容有在上下方向可移动的第1换置器215，在低温侧缸体部210c内收容有在上下方向可移动的第2换置器217。

具有外壳主体21和第2外壳主体210等的外壳270，其高温侧缸体部21b、210b、低温侧缸体部21c、210c全都为圆筒形状，换热器壳体部21a、210a为了在两个外壳部21a、210a之间范围收容换热器单元290，俯视中呈大致四方形。

第1换置器215、第2换置器217彼此通过相对于换热器单元290可移动地贯通该换热器单元290的多个杆219连接，两者成为一体地进行往复移动。因而，第1换置器215、第2换置器217由相互以180度相位差进行运动的两个活塞构成。

第1换置器215与换热器单元290之间的空间221通过连通路223而连通于高温空间45，第2换置器217与换热器单元290之间的空间225通过连通路227而与低温空间47连通。因而，各空间221、225分别是高温空间45、低温空间47的一部分，因此，第1换置器215、第2换置器217分别配置于高温空间45、低温空间47。

第2换置器217通过多个杆228连接于曲轴53的曲柄销53d。

在上述第2实施方式的斯特林循环中，除了第1实施方式的效果，由于第1换置器215、第2换置器217由相互以180度相位差来进行运动的两个活塞构成，分别配置于高温空间45侧、低温空间47侧，所以可以更加减小死容积，也可减小压力损失。

此外，通过相对配置该第1换置器215、第2换置器217，用杆219相互连接从而可达到180度相位差，即使使用大面积的换置器也可以不将工作气体的压力变化传递到轴系(曲轴53)而用杆219来吸收，可以将活塞力保持得较小。因而，可以把机械损失抑制到最小。

另外，在第2实施方式中，可以使第1换置器215、第2换置器217中任一方、例如第1换置器215与高温侧、低温侧动力活塞37、39中任一方、例如高温侧动力活塞37相互成为一体。该情况下的外壳270被做成为将收容相互一体化的第1换置器215和高温侧动力活塞37的高温侧缸体部21b、210b、与换热器壳体部21a、210a连接起来的一个圆筒形状。

由此，对图2的构成，实质上可以减少一个活塞，可以简化结构，还可以减少工作气体的泄漏损失或机械损失。

图3是第3实施方式的作为热机的斯特林循环的剖视图。第3实施方式，与图1所示的第1实施方式同样，在外壳主体21的上部开口上安装盖23，在该外壳主体21的下部开口安装曲轴箱25而构成外壳27。在外壳主体21的图中上下方向大致中央的换热器壳体部21a中，收容固定有换热器单元29。换热器单元29在中央设有再生器31，在再生器31的上下两侧分别设有吸热器33和散热器35。

吸热器33具有沿图中正交于纸面的方向延长的传热管33a，在该传热管33a内流动着高温的传热流体，在该传热管33a的周围安装有多个翅片。散热器35也是同样，具有沿图中正交于纸面的方向延长的传热管35a，在该传热管35a内流动着低温的传热流体，在该传热管35a的周围安装有多个翅片。另一方面，再生器31是层叠金属网等而构成的。

在吸热器33的上部侧的外壳主体21的高温侧缸体部21b内收容沿图中上下方向可移动的第1换置器370，在散热器35的下部侧的外壳主体21的低温侧缸体部21c内收容沿图中上下方向可移动的第2换置器390。第1换置器370与第2换置器390由贯通换热器单元29的多个活塞杆41连接，两者成为一体地进行往复移动。因而，第1换置器370、第2换置器390由相互以180度相位差进行运动的两个活塞构成。

外壳主体21和各换置器370、390所围成的区域成为以密闭状态封入氦等工作气体而成的工作气体空间。

在吸热器33与第1换置器370之间，形成由吸热器33加热的工作气体发生膨胀的高温空间45，在散热器35与第2换置器390之间，形成由散热器35散热的工作气体被压缩的低温空间47。通过在该高温空间45与低温空间47之间，使工作气体相互移动而反复进行工作气体的膨胀·压缩，从而进行热与动力的转换。

第2换置器390通过多个活塞杆55与可旋转地支承于曲轴箱25内的曲轴53的曲柄销53e连接。

此外，在低温空间47设置通过连通路58连通到外部的缸体部60，在该缸体部60内收容有动力活塞51。动力活塞51通过连接杆56连接于曲轴53的曲柄销53f。这里的动力活塞51连接于曲轴53，以使得相对于第2换置器390能以90度相位差进行相对移动。此外，使第1换置器370、第2换置器390的受压面积比动力活塞51大。

而且，曲轴箱25形成为覆盖动力活塞51的背部和第2换置器390的背部，从而形成缓冲空间66。缓冲空间66是为了使工作气体空间的压力高于大气压而设置的，工作气体空间的压力与缓冲空间66内的压力的压差作用于动力活塞51，由此动力活塞51所承受的负载减少。

在第3实施方式的斯特林循环中，在第1换置器370与第2换置器390以180度相位差进行往复移动时，动力活塞51进行往复移动而使工作气体空间的容积发生变化，从而与第1换置器370与第2换置器390实质上以180度以外的相位差进行的动作等价。通过由工作气体空间的容积变化引起的工作气体的膨胀·压缩，进行热与动力的转换，此时，工作气体依次往复流动通过吸热器33、再生器31和散热器35时，与由吸热器33和散热器35进行热交换的同时，进行通过再生器31的工作气体的移动。

这样一来，在使第1换置器370与第2换置器390实质上以180度以外的例如150度左右的相位差进行工作时，由于动力活塞51的行程容积小于各换置器370、390的行程容积，所以高温空间与低温空间的容积变化的相位差实质上可以加大。由此，由于动力活塞51只要连接于曲轴53使得相对于第1换置器370成为能够以90度相位差进行相对移动即可，所以曲轴53的设定是容易的，即使是低温差型的斯特林循环，也可以做成与高温差型同样的容易制作的曲轴。

此外，在该情况下，即使使换热器单元29薄型化、并加大表面积来谋求小型化，由于是第1换置器370与第2换置器390的相位差为180度、也就是各换置器370、390相互一体地移动的构成，所以高温空间45与低温空间47之间的工作气体的移动变得可靠，此外流路阻力和压力损失也降低，所以高速旋转变得容易。通过实现高速旋转和小型化，特别最适于能够有效利用地热等自然能量或工业废热的低温差型的斯特林发动机。

此外，即使随着换热器单元29的薄型化而各换置器370、390的表面积变大，由于第1换置器370与第2换置器390是用多个活塞杆41来连接，而且第2换置器390连接于曲轴53，所以施加于曲轴53的载荷可以很小，由此曲轴53所需的强度可以小，也可以将机械损失抑制得很小。

在第3实施方式的斯特林循环中，除了第1实施方式中的效果之外，通过相对配置该第1换置器370、第2换置器390，通过可以相互用活塞杆41连接来实现180度相位差，即使使用大面积的换置器也可以不将工作气体的压力变化传递到轴系(曲轴53)而用活塞杆41吸收，可以将动力活塞51的活塞力保持得较小。因此，可以将机械损失抑制到最小。

图4是本发明的第4实施方式的斯特林循环的剖视图。第4实施方式，在第2换置器390的中央部形成与低温空间47连通的缸体部49，在缸体部49内收容图3所示的第3实施方式的可上下移动的动力活塞51。

也就是说，在第4实施方式中，将动力活塞51与第2换置器390构成为可相互间密封地相对移动。

另一方面，第2换置器390通过多个活塞杆55连接于支承于曲轴箱25内的曲轴53的曲柄销53a。此外，动力活塞51通过活塞杆57连接于曲柄销53b。这里的动力活塞51连接于曲轴53以使得相对于第2换置器390能以90度相位差相对移动。

在第4实施方式中，除了第3实施方式的效果之外，由于将动力活塞51与第2换置器390构成为可相互间密封地相对移动，所以密封部处的滑动距离可以很短，提高了密封的耐久性。

此外，通过在第2换置器390内形成缸体部49，可以谋求空间的有效利用，可使整个装置的小型化。

图5是本发明的第5实施方式的斯特林循环的简化剖视图。第5实施方式，是相对于在图中依次排列上部的第1换置器370、换热器单元29、第2换置器390的与图4相同的构成，在第2换置器390的下部依次排列第2换热器单元59、第3活塞61、第3换热器单元63、第4活塞65。

第1换置器370与第2换置器390，与图4相同，由多个活塞杆41连接。进而第2换置器390与第3活塞61由贯通第2换热器单元59的多个杆42连接，并且第3活塞61与第4活塞65由贯通第3换热器单元63的多个杆44连接。此外，第4活塞65通过活塞杆55连接于曲轴53。因而，第1换置器370、第2换置器390、第3活塞61、第4活塞65成为以相互相位差为180度、一体地进行动作。

此外，设在第2换置器390的动力活塞51、与设在第4活塞65上的动力活塞51，通过贯通第2换热器单元59、第3活塞61和第3换热器单元63的杆52连接，设在第4活塞65的动力活塞51通过活塞杆57连接于曲轴53。各动力活塞51相对于第1换置器370、第2换置器390、第3活塞61、第4活塞65以90度的相位差进行动作。

在该情况下，如果把第1换置器370、换热器单元29和第2换置器390作为一个循环单元S1，则与其相邻的循环单元S2由第2换置器390、第2换热器单元59和第3活塞61构成，循环单元S1与循环单元S2共用第2换置器390。此外，与循环单元S2相邻的循环单元S3由第3活塞61、第3换热器单元63和第4活塞65构成，循环单元S2与循环单元S3共用第3活塞61。

循环单元S1、S2、S3构成热机。

像这样相邻的循环单元相互共用活塞，可以既谋求结构的简化，又在将该循环单元用作发动机循环时，通过适当层叠标准化的组件，可容易地得到所需的输出能量。进而，通过适当组合热泵循环或冷冻循环，可以实现对应于多样的热源和输出温度的复合循环。

再者，虽然在图5的例子中，将循环单元取为S1～S3这三个，但是也可以把它们进一步增加到四个、五个。

图6是本发明的第6实施方式的斯特林循环的剖视图。第6实施方式把由再生器31、吸热器33和散热器35组成的换热器单元29收容于换热器壳体67中。此外，在换热器壳体67的上部的开口部周缘上安装波纹管69的下端开口部周缘，在换热器壳体67的下部的开口部上安装波纹管71的上端开口部。

而且，波纹管69的上部的开口部周缘安装于第1换置器370的外周缘部，波纹管71的下部的开口部周缘安装于第2换置器390的外周缘部。此外，在第2换置器390的下部安装形成缓冲空间72的下盖73。活塞杆55和57相对于下盖73保持密封性地贯通下盖73。

进而，在换热器壳体67的外周上固定有圆筒状的支承外壳74的上端内周部，在支承外壳74的下端可旋转地支承曲轴53。

在该例子中，也是第1换置器370与第2换置器380由活塞杆41相互连接。因而，各换置器370、390相互成为一体地以180度的相位差进行往复移动。此外，动力活塞51相对于第2换置器390以90度的相位差进行相对移动，使工作气体空间的容积发生变化，由此各换置器370、390实质上以180度以外的相位差进行往复移动。

而且，在该情况下，由于换热器壳体67与各换置器370、390由可上下伸缩的波纹管69、71连接，所以不需要各换置器370、390的滑动部，也不需要考虑密封性，可以用更简化的结构。

图7是本发明的第7实施方式的斯特林循环的剖视图。第7实施方式是在设于第1换置器75的缸体部77中设定动力活塞51。一端连接于动力活塞51的连接杆79，另一端贯通换热器单元29和第2换置器81连接于曲轴53。此外，在第1换置器75上密闭地安装有形成缓冲空间82的上盖83。

在本例子中，也是第1换置器75与第2换置器81由活塞杆41相互连接。因而，各换置器75、81相互成为一体地以180度的相位差进行往复移动。而且，动力活塞51相对于第1换置器75以90度相位差进行相对移动，从而使工作气体空间的容积发生变化，由此高温空间45与低温空间47实质上以180度以外的相位差发生容积变化。

再者，在图4所示的第4实施方式中，也像图7的例子那样，也可以把动力活塞51设在第1换置器370。此外，在图4所示的第4实施方式、图6所示的第6实施方式、图7所示的第7实施方式的任一实施方式中，也可以是动力活塞51设在第1换置器370、75与第2换置器390、81的双方。在该情况下，成为由贯通换热器单元29的连接杆相互连接两个动力活塞51的构成。即，两个动力活塞51同步地进行往复移动。

进而，在图3所示的第3实施方式中，也可以取代在低温空间47侧设置动力活塞51，而是通过连通路在高温空间45设置缸体部，可以在该缸体部内收容动力活塞51，也可以在低温空间47和高温空间45这双方设置动力活塞51。

此外，在图5所示的第5实施方式中，也可以取代在第2换置器390与第4活塞65上分别设置动力活塞51，而可以在第1换置器370与第3活塞61上分别设置动力活塞51，另外也可以在换置器370、390，活塞61、65的所有部件上全都设置动力活塞51。

图8示出第8实施方式。第8实施方式相对于图4所示的第4实施方式，在第1换置器370上连接压缩机229。即，在第1换置器370通过活塞杆231连接活塞233，在压缩机用缸体部235内收容可移动的活塞233。压缩机用缸体部235固定于盖23。在压缩机用缸体部235的图8中上部设置阀机构237，通过活塞233随着第1换置器370的移动而进行往复运动，起到压缩机的作用。

这样一来，在图8所示的第8实施方式中，使作为热机的斯特林循环与压缩机229为一体结构。由此，与将两者分开设置的情况相比，能用较少的零件数驱动压缩机，可以得到把机械损失抑制到最小限度的系统。

如上所述，由实施方式描述了本发明，但是本发明不限于此，各部的构成可以置换成具有同样的功能的任意构成。

产业上利用的可能性

可以提供一种满足增多通过再生器的气体量、活塞力小、死空间也小这样条件的热机。

Claims

1.一种热机，具有：

高温空间部和低温空间部，保持有具有相互不同的温度区域的工作气体；

再生器，设在上述高温空间部与上述低温空间部之间；

两个动力活塞，分别使上述高温空间部和上述低温空间部的的上述工作气体的容积发生变化、并且承受上述工作气体的压力变化而传递动力；以及

换置器，使上述工作气体在上述高温空间部与上述低温空间部之间进行移动，

利用上述再生器两侧的上述高温空间部和上述低温空间部的容积变化与上述工作气体的移动来进行热与动力的转换。

2.根据权利要求1所述的热机，上述两个动力活塞具有与上述再生器相对的受压面。

3.根据权利要求1所述的热机，还具有换置器收容部，该换置器收容部与上述高温空间部和上述低温空间部相邻设置，分别与上述高温空间部和上述低温空间部连通、并收容可往复动的上述换置器。

4.根据权利要求1所述的热机，上述换置器包括相互以180度的相位差进行运动的两个活塞，在上述高温空间部和上述低温空间部中分别配置一个上述换置器。

5.根据权利要求4所述的热机，使上述两个动力活塞中的任一动力活塞与上述两个换置器中的任一换置器相互为一体。

6.根据权利要求5所述的热机，将上述两个动力活塞中的另一方与上述两个换置器中的另一方设置成可密封相互间地相对移动。

7.一种热机，具有：

再生器，设在上述高温空间部与上述低温空间部之间；

1个动力活塞，使上述高温空间部和上述低温空间部中任一空间部的上述工作气体的容积发生变化、并且承受上述工作气体的压力变化而传递动力；

换置器，在上述高温空间部和上述低温空间部中各配置一个，使上述工作气体在上述高温空间部与上述低温空间部之间进行移动，该换置器的受压面积大于上述动力活塞的受压面积；

两个动力活塞，设于上述换置器，相互以180度相位差进行运动，

8.根据权利要求1所述的热机，在热机单元的排列方向上层叠多个分别具有上述换置器和上述动力活塞的热机单元，在相邻的上述热机单元相互间配置由上述各热机单元相互共用的一个换置器或动力活塞。

9.根据权利要求7所述的热机，在热机单元的排列方向上层叠多个分别具有上述换置器和上述动力活塞的热机单元，在相邻的上述热机单元相互间配置由上述各热机单元相互共用的一个换置器或动力活塞。

10.根据权利要求1所述的热机，在上述动力活塞与上述换置器的至少一方连接压缩机。

11.根据权利要求7所述的热机，在上述动力活塞与上述换置器的至少一方连接压缩机。

12.根据权利要求1所述的热机，上述高温空间部和上述低温空间部的至少一方包括可上下伸缩的波纹管。

13.根据权利要求7所述的热机，上述高温空间部和上述低温空间部的至少一方包括可上下伸缩的波纹管。