斯特林发动机
阅读：184发布：2020-05-15
专利汇可以提供斯特林发动机专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 的斯特林 发动机 由筒状的 压 力 容器 覆盖 压力缸、 活塞 、以及线性 马 达。压力容器在比线性马达的活塞 支撑 侧端靠近换置器配置侧的 位置 被分割为环状部和圆顶状部。在分割部上，在环状部和圆顶状部上分别形成有向外的凸缘状部。将两者的凸缘状部彼此合在一起，用紧固环和 螺栓 紧固，进行压力容器的临时密封。在该状态下进行性能检测后，将凸缘状部的外周部彼此 焊接 而进行压力容器的正式密封。，下面是斯特林发动机专利的具体信息内容。
1.一种斯特林发动机，具有：压力缸，往复运动自如地配置在压 力缸内的活塞，与上述活塞具有相位差并往复运动的换置器，驱动上 述活塞的线性马达，和覆盖上述压力缸、活塞及线性马达的压力容器；
在上述压力容器上设有分割部，该分割部偏置于比上述线性马达 的活塞支撑侧端靠近换置器配置侧的位置。
2.如权利要求1所述的斯特林发动机，上述分割部位于上述线性 马达的轴线方向中央部。
3.一种斯特林发动机，具有：压力缸，往复运动自如地配置在压 力缸内的活塞，与上述活塞具有相位差并往复运动的换置器、驱动上 述活塞的线性马达，和覆盖上述压力缸、活塞及线性马达的压力容器；
在上述压力容器上设有分割部，该分割部是可以使用密封部件进 行密封的临时密封、和通过焊接进行密封的正式密封两者的形状。
4.如权利要求3所述的斯特林发动机，上述分割部至少在一个压 力容器形成体上设有凸缘状部，在该凸缘状部上设有密封部件配置 部，并且在该凸缘状部的外侧周向上配置有用来进行正式密封的焊接 部位。
5.如权利要求3或4所述的斯特林发动机，上述分割部偏置于比 上述线性马达的活塞支撑侧端靠近换置器配置侧的位置。
6.如权利要求5所述的斯特林发动机，上述分割部位于上述线性 马达的轴线方向中央部。
技术领域
背景技术
斯特林发动机由于使用氦气、氢气、氮气等而不是氟隆作为工作 气体，所以作为不会导致臭氧层破坏的热机而受到关注。在特许文献 1-3中可以看到斯特林发动机的例子。
特许文献1：特开2000-337725号公报(第2-4页，图1)
特许文献2：特开2001-231239号公报(第2-4页，图1)
特许文献3：特开2002-349347号公报(第5-6页，图1)
斯特林发动机还没有达到量产。为了量产化，至少需要改良组装 性，来确保组装后的品质稳定性。
斯特林发动机基于微妙的平衡而使运转成立，为了发挥期望的性 能而需要适当地、且仔细地进行设计及组装调整。所以对每1台都不 能缺少性能检测。但是，斯特林发动机的结构要素封入在压力容器内， 即使发现了没有表现出期望的性能，也不容易进行重新调整。在处理 这种问题时，需要重新审视构成斯特林发动机的外壳的压力容器的构 造。本发明的发明者发现，将压力容器做成分割构造、以及分割位置 的设定，对组装性及品质稳定性会带来很大的影响。
特许文献1：特开2000-337725号公报(第2-4页，图1)
特许文献2：特开2001-231239号公报(第2-4页，图1)
特许文献3：特开2002-349347号公报(第5-6页，图1)
斯特林发动机还没有达到量产。为了量产化，至少需要改良组装 性，来确保组装后的品质稳定性。
斯特林发动机基于微妙的平衡而使运转成立，为了发挥期望的性 能而需要适当地、且仔细地进行设计及组装调整。所以对每1台都不 能缺少性能检测。但是，斯特林发动机的结构要素封入在压力容器内， 即使发现了没有表现出期望的性能，也不容易进行重新调整。在处理 这种问题时，需要重新审视构成斯特林发动机的外壳的压力容器的构 造。本发明的发明者发现，将压力容器做成分割构造、以及分割位置 的设定，对组装性及品质稳定性会带来很大的影响。
发明内容
本发明是鉴于上述情况而做出的，其目的是提供一种组装性良 好、可确保组装后的品质稳定性、并且容易进行性能检测后的调整的 斯特林发动机。
为了达到上述目的，在本发明中，如下地构成斯特林发动机，在 具有压力缸，往复运动自如地配置在压力缸内的活塞，与上述活塞具 有相位差而往复运动的换置器，驱动上述活塞的线性马达，和覆盖上 述压力缸、活塞及线性马达的压力容器的斯特林发动机中，在上述压 力容器上设有分割部，并且该分割部偏置于比上述线性马达的活塞支 撑侧端靠近换置器配置侧的位置。分割部的位置优选为上述线性马达 的活塞支撑侧端与换置器侧端之间。这是因为，如果分割部位于该位 置，则固定在压力容器上的密封端子(向线性马达的电源供给端子) 与线性马达的引线的连接、以及引线的引绕变得容易。
根据该结构，如果将压力容器分割，则线性马达的活塞支撑侧露 出。由于在该状态下进行线性马达的布线作业或活塞及换置器的组装 作业，所以组装性较好。此外，由于可以不进行勉强的组装作业，所 以提高了品质稳定性。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部位于上述线性马达的轴线方向中央部。
根据该结构，分割部相对于线性马达的两端的合成树脂制尾架具 有均等的距离。因此，在将分割部焊接而将压力容器密封时，不易受 到焊接热带来的损伤。这对于确保品质稳定性也是有利的。
此外，在本发明中，如下地构成斯特林发动机，即，在具有压力 缸，往复运动自如地配置在压力缸内的活塞，与上述活塞具有相位差 并往复运动的换置器，驱动上述活塞的线性马达，和覆盖上述压力缸、 活塞及线性马达的压力容器的斯特林发动机中，在上述压力容器上设 有分割部，该分割部是可以使用密封部件进行密封的临时密封、和通 过焊接进行密封的正式密封两者的形状。
根据该结构，在将压力容器临时密封而组装好的状态下，首先进 行性能检测，如果发现了不良状况，能够立即将压力容器分解而排除 不良状况的原因。因而，不必将有不良状况的制品作为不良品废弃， 不会产生资源的浪费。此外，能够将所有的制品在满足品质基准的情 况下出厂，提高了制品的可靠性。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部至少在一个压力容器形成体上设有凸缘状部，在该凸缘状部上 设有密封部件配置部，并且在该凸缘状部的外侧周向上配置有用来进 行正式密封的焊接部位。
根据该结构，通过将密封部件配置在凸缘状部上，能够容易地进 行临时密封。并且由于正式密封时的焊接部位为凸缘状部的外侧周 向，所以能够抑制对配设在压力容器内的构造物带来因焊接时的热而 变形等不良影响。另外，这种热影响，例如在如用树脂制造线性马达 的尾架的情况那样，在压力容器内具有树脂制构造物的情况下容易发 生，而本发明提供了对这种具有树脂制构造物的压力容器适用的构 造。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部位于比上述线性马达的活塞支撑侧端靠近换置器配置侧的位置。
根据该结构，在将压力容器临时密封而组装好的状态下进行性能 检测、结果发现了不良状况的情况下，可以将压力容器分割而使线性 马达、活塞、换置器的支撑部露出。由此，能够容易地进行检查、调 整。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部位于上述线性马达的轴线方向中央部。
根据该结构，分割部相对于线性马达的两端的合成树脂制尾架保 持均等的距离。因此，在将分割部焊接而进行正式密封时，由于两侧 的尾架均等地远离焊接部，所以不易受到焊接热量带来的损伤。这对 于确保品质稳定性也是有利的。
根据本发明，通过将压力容器做成分割构造，并在该分割部的位 置与形状上做了努力，可以获得组装性的提高、品质稳定性的提高、 可靠性的提高、检查及调整的容易程度的提高等各种效果。
附图说明
图1是第1实施方式的斯特林发动机的完成品的剖视图。
图2是第1实施方式的斯特林发动机的临时接合阶段的剖视图。
图3是图2的要部放大图。
图4是第1实施方式的斯特林发动机的完成品的剖视图。
附图标记说明
1 斯特林发动机
10、11 压力缸
12 活塞
13 换置器
20 线性马达
45 压缩空间
46 膨胀空间
50 压力容器
51 回弹空间
52 环状部
53 圆顶状部
54、55 凸缘状部
57 密封部件配置部
58 焊接部
71、72 紧固环
73 螺栓
80 凸缘状部
为了达到上述目的，在本发明中，如下地构成斯特林发动机，在 具有压力缸，往复运动自如地配置在压力缸内的活塞，与上述活塞具 有相位差而往复运动的换置器，驱动上述活塞的线性马达，和覆盖上 述压力缸、活塞及线性马达的压力容器的斯特林发动机中，在上述压 力容器上设有分割部，并且该分割部偏置于比上述线性马达的活塞支 撑侧端靠近换置器配置侧的位置。分割部的位置优选为上述线性马达 的活塞支撑侧端与换置器侧端之间。这是因为，如果分割部位于该位 置，则固定在压力容器上的密封端子(向线性马达的电源供给端子) 与线性马达的引线的连接、以及引线的引绕变得容易。
根据该结构，如果将压力容器分割，则线性马达的活塞支撑侧露 出。由于在该状态下进行线性马达的布线作业或活塞及换置器的组装 作业，所以组装性较好。此外，由于可以不进行勉强的组装作业，所 以提高了品质稳定性。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部位于上述线性马达的轴线方向中央部。
根据该结构，分割部相对于线性马达的两端的合成树脂制尾架具 有均等的距离。因此，在将分割部焊接而将压力容器密封时，不易受 到焊接热带来的损伤。这对于确保品质稳定性也是有利的。
此外，在本发明中，如下地构成斯特林发动机，即，在具有压力 缸，往复运动自如地配置在压力缸内的活塞，与上述活塞具有相位差 并往复运动的换置器，驱动上述活塞的线性马达，和覆盖上述压力缸、 活塞及线性马达的压力容器的斯特林发动机中，在上述压力容器上设 有分割部，该分割部是可以使用密封部件进行密封的临时密封、和通 过焊接进行密封的正式密封两者的形状。
根据该结构，在将压力容器临时密封而组装好的状态下，首先进 行性能检测，如果发现了不良状况，能够立即将压力容器分解而排除 不良状况的原因。因而，不必将有不良状况的制品作为不良品废弃， 不会产生资源的浪费。此外，能够将所有的制品在满足品质基准的情 况下出厂，提高了制品的可靠性。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部至少在一个压力容器形成体上设有凸缘状部，在该凸缘状部上 设有密封部件配置部，并且在该凸缘状部的外侧周向上配置有用来进 行正式密封的焊接部位。
根据该结构，通过将密封部件配置在凸缘状部上，能够容易地进 行临时密封。并且由于正式密封时的焊接部位为凸缘状部的外侧周 向，所以能够抑制对配设在压力容器内的构造物带来因焊接时的热而 变形等不良影响。另外，这种热影响，例如在如用树脂制造线性马达 的尾架的情况那样，在压力容器内具有树脂制构造物的情况下容易发 生，而本发明提供了对这种具有树脂制构造物的压力容器适用的构 造。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部位于比上述线性马达的活塞支撑侧端靠近换置器配置侧的位置。
根据该结构，在将压力容器临时密封而组装好的状态下进行性能 检测、结果发现了不良状况的情况下，可以将压力容器分割而使线性 马达、活塞、换置器的支撑部露出。由此，能够容易地进行检查、调 整。
此外，本发明的特征在于，在上述结构的斯特林发动机中，上述 分割部位于上述线性马达的轴线方向中央部。
根据该结构，分割部相对于线性马达的两端的合成树脂制尾架保 持均等的距离。因此，在将分割部焊接而进行正式密封时，由于两侧 的尾架均等地远离焊接部，所以不易受到焊接热量带来的损伤。这对 于确保品质稳定性也是有利的。
根据本发明，通过将压力容器做成分割构造，并在该分割部的位 置与形状上做了努力，可以获得组装性的提高、品质稳定性的提高、 可靠性的提高、检查及调整的容易程度的提高等各种效果。
附图说明
图1是第1实施方式的斯特林发动机的完成品的剖视图。
图2是第1实施方式的斯特林发动机的临时接合阶段的剖视图。
图3是图2的要部放大图。
图4是第1实施方式的斯特林发动机的完成品的剖视图。
附图标记说明
1 斯特林发动机
10、11 压力缸
12 活塞
13 换置器
20 线性马达
45 压缩空间
46 膨胀空间
50 压力容器
51 回弹空间
52 环状部
53 圆顶状部
54、55 凸缘状部
57 密封部件配置部
58 焊接部
71、72 紧固环
73 螺栓
80 凸缘状部
具体实施方式
下面参照附图说明本发明的实施方式。图1-图3中表示第1实施 方式。图1是斯特林发动机的完成品的剖视图，图2是临时接合阶段 的剖视图，图3是图2的要部放大图。
作为斯特林发动机1的组装的中心的是压力缸10、11。压力缸10、 11的轴线在同一直线上排列。在压力缸10中插入着活塞12，在压力 缸11中插入着换置器13。活塞12及换置器13在斯特林发动机1的运 转过程中，在气体轴承的构造的作用下，不与压力缸10、11接触地往 复运动。
在活塞12的一端固定着杯状的磁铁支架14。换置器轴15从换置 器13的一端突出。换置器轴15可沿轴向自由滑动地贯穿活塞12及磁 支架14。在斯特林发动机1的运转过程中，换置器轴15不与活塞12 接触地运动。
压力缸10将线性马达20保持在与活塞12的动作区域相对应的部 分的外侧。线性马达20具有：外侧轭架22，具有线圈21；内侧轭架 23，设置为与压力缸10的外表面接触；环状的磁铁24，插入在外侧轭 架22和内侧轭架23之间的环状空间中；合成树脂制的尾架26、27， 将外侧轭架22和内侧轭架23保持为规定的位置关系；隔离件25，用 来将该尾架26、27保持为一定的距离。磁铁24固定、支撑在磁铁支 架14上，使其与外侧轭架22和内侧轭架23都不接触。
在磁铁支架14的中心部分上固定着弹簧30的中心部。在换置器 轴15上固定着弹簧31的中心部固定。弹簧30、31的外周部固定在尾 架27上。在弹簧30、31的外周部彼此之间配置有隔离件32，由此弹 簧30、31保持一定的距离。弹簧30、31是在圆板形的材料上形成了 螺旋状的切口，分别与活塞12、换置器13发生共振。
在压力缸11中的端部(与换置器13的动作区域相对应的部分) 的外侧配置有传热头40、41。传热头40为环状、传热头41为帽状， 都由铜或铜合金等热传导较好的金属构成。传热头40、41以分别夹着 环状的内部热交换器42、43的形式支撑在压力缸11的外侧。内部热 交换器42、43分别具有透气性，将通过内部的工作气体的热量传递给 传热头40、41。在传热头40上连结着压力缸10及压力容器50。
由传热头40、压力缸10、11、活塞12、以及内部热交换器42围 成的环状的空间成为压缩空间45。由传热头41、压力缸11、换置器 13、以及内部热交换器43围成的空间成为膨胀空间46。
在内部热交换器42、43之间配置有再生器47。再生器47也具有 透气性，其内部通过工作气体。再生器软管48包围再生器47的外侧。 再生器软管48在传热头40、41之间构成气密通路。
筒状的压力容器50覆盖线性马达20、压力缸10、以及活塞12。 压力容器50的内部成为回弹空间51。压力容器50的构造在后面详细 地说明。
在压力容器50上安装有振动抑制装置60。振动抑制装置60由固 定在压力容器50上的框架61、支撑在框架61上的板状的弹簧62、和 受弹簧62支撑的物体(质量)63构成。
斯特林发动机1如下地动作。如果对线性马达20的线圈21供给 交流电流，则在外侧轭架22和内侧轭架23之间产生贯通磁铁24的磁 场，磁铁24沿轴向往复运动。通过供给与由活塞系统(活塞12、磁铁 支架14、磁铁24、以及弹簧30)的总质量和弹簧30的弹簧常数决定 的共振频率一致的频率的电力，活塞系统开始平滑的正弦波状的往复 运动。
此外，将由换置器系统(换置器13、换置器轴15、以及弹簧31) 的总质量和弹簧31的弹簧常数决定的共振频率设定为与活塞12的驱 动频率共振。
并且，如果使活塞12往复运动，则压缩空间反复被压缩、膨胀。 随着该压力的变化，换置器13也往复运动。此时，因压缩空间45和 膨胀空间46之间的流动阻抗等，在换置器13与活塞12之间产生相位 差。如上述那样，自由活塞构造的换置器13与活塞12的振动频率具 有相位差而同步振动。
通过这样的动作，在压缩空间45和膨胀空间46之间形成斯特林 循环。在压缩空间中，根据等温压缩变化，动作气体的温度上升，而 根据等温膨胀变化，工作气体的温度降低。因此，压缩空间45的温度 上升，膨胀空间46的温度下降。
在运转过程中，在压缩空间45与膨胀空间46之间往复运动的工 作气体在通过内部热交换器42、43时，其所具有的热量通过内部热交 换器42、43良好地传递给传热头40、41。由于从压缩空间45向再生 器47中流入的工作气体是高温的，所以传热头40被加热，传热头40 成为暖头。由于从压缩空间46向再生器47中流入的工作气体是低温 的，所以传热头41被冷却，传热头41成为冷头。通过从传热头40将 热量向大气中释放，由传热头41将特定空间的温度降低，斯特林发动 机发挥作为冷冻机的功能。
再生器47起到不将压缩空间45与膨胀空间46的热量传递给对方 一侧的空间，而仅使工作气体通过的作用。从压缩空间45经由内部热 交换器42进入到再生器47中的高温的工作气体在通过再生器47时将 其热量传给再生器47，在温度降低后的状态下流入到膨胀空间46中。 从压缩空间46经由内部热交换器43进入到再生器47中的低温的工作 气体在通过再生器47时从再生器47回收热量，在温度升高后的状态 下流入到压缩空间45中。即，再生器47发挥作为蓄热装置的作用。
压力容器50的构造如下。即，压力容器50被两分割为与传热头 40接合的作为压力容器形成体的一部分的环状部52、和与该环状部52 接合的作为压力容器形成体的另一部分的圆顶状部53。分割面位于与 斯特林发动机1的轴线为直角、且横截线性马达20的位置。横截位置 为比线性马达20的活塞支撑端侧靠近换置器配置侧的位置。在本实施 方式中，横截线性马达20的轴线方向中央部。
环状部52、圆顶状部53都是不锈钢制。环状部52的一端被拉深 成带状，钎焊在传热头40上。带状的拉深部52a起到缩小回弹空间51 的容积的作用。在环状部52的另一端、和与其相对的圆顶状部53的 开口端，配设有凸缘状部54、55。
使用图3详细地说明凸缘状部54、55的构造。凸缘状部54、55 都是将分别成形的不锈钢制的环焊接在环状部52与圆顶状部53上而 形成的。焊接是角焊接56。在凸缘状部54、55的内侧周向上，设有使 凸缘状部54侧变凹、使凸缘状部55侧变凸的密封部件配置部57。在 临时密封时通过将环状的密封部件70配置在密封部件配置部57上， 可以保持密封。
在与凸缘状部54、55的接合面相反侧的面上，形成为具有凹状的 阶差的形状，使得钎焊材料不会从临时密封时的与紧固环71、72抵接 的抵接面、即实施了角焊接56时的抵接面流出。
在凸缘状部54、55的内表面上分别形成有环状槽74。在环状槽 74中配置有保持凸缘状部54、55和环状部52、圆顶状部53之间的气 密的环状的密封部件75。
凸缘状部54、55最后将相互的端面的外侧彼此焊接，通过焊接部 58(参照图1)进行正式接合。为了焊接，在凸缘状部54、55的接缝 上沿外侧周向形成有作为焊接部位的坡口部59(参照图3)，从而容 易盛装钎焊材料。在本发明中，在通过焊接进行正式接合之前进行临 时接合，在该状态下进行作为斯特林发动机的性能检测。
临时密封是如下这样进行的。首先，如图3所示，将密封部件70 装入到凸缘状部54侧的密封部件配置部57中。密封材料70是0环。 然后，如果使凸缘状部55的端面侧与凸缘状部54的端面抵接，则密 封部件70成为夹在凸缘状部54、55之间的形状。
接着，如图2所示，用一对紧固环71、72将凸缘状部54、55夹 住。如果用螺栓73将该紧固环71、72紧固，则密封部件70被压缩变 形，提高了凸缘状部54、55之间的气密性。由此，即使提高压力容器 50的内压，工作气体也不会泄漏。
在临时密封的状态下进行斯特林发动机1的性能检测。如果发现 了不良状况，则松开螺栓73而解除紧固环71、72的紧固，将圆顶状 部53从环状部52拆下。接着进行各部分的检查及调整。由于在横截 线性马达20的位置上具有分割部，所以如果将圆顶状部53拆下则线 性马达20成为露出状态，能够容易地进行线性马达20的检查、调整。
进行检查、调整而将不良状况的原因排除后，再次盖上圆顶状部 53而进行临时接合，再次检测性能。
如果可以确认出所期望的性能，则从临时密封转移到正式密封。 拆下紧固环71、72而通过将锥部59焊接来进行正式密封。在开始焊 接前将密封部件70拆下。另外，如果可以承受焊接的热量，也可以将 密封部件70原样留在凸缘状部54、55之间。密封部件75由于不能拆 下，所以可承受焊接的热量是必要条件。
正式密封的焊接部位是凸缘状部54、55的外周部彼此之间，远离 压力容器50内的结构要素。因而，压力容器50内的结构要素因焊接 热量而受到损伤的比率降低。
在本实施方式中，压力容器50的分割部位于线性马达20的轴线 方向中央部。因此，能够在焊接部位与尾架26、27之间均等地确保距 离，焊接的热量不易到达尾架26、27中的任一个。因而，即使在使用 合成树脂制的尾架26、27的情况下，也不易因热量而受到损伤。特别 是，在本实施方式的结构中，将弹簧30、31固定在尾架27上。因此， 如果尾架27变形，则弹簧30、31有可能发生位置偏移。如果发生该 位置偏移，则会给压缩空间45、膨胀空间46的容积、以及活塞及换置 器的振动系统造成影响。但是，根据上述结构，由于不会因焊接时的 热量的影响而发生这种位置偏移，所以能够良好地发挥性能。
在本实施方式中，虽然将分割部做成能够进行临时密封和正式密 封两者的形状，但也可以采用只能够进行正式密封的形状。在这种情 况下，虽然不能解除临时密封而进行检查及调整，但在组装工序中的 布线作业、具体而言是在固定在压力容器上的密封端子(向线性马达 的电源供给端子)和线性马达的引线的连接、引线的引绕变得容易的 效果是共通的。此外，不易受到焊接热量带来的不良影响的优点也是 共通的。
图4表示第2实施方式。图4是斯特林发动机的完成品的剖视图。 对于与第1实施方式相同的结构要素、或功能上共通的结构要素，原 样赋予第1实施方式的说明中所使用的附图标记，省略其说明。
压力容器50由在开口端上焊接环而形成了凸缘状部55的圆顶状 部53、和传热头40构成。压力容器50的分割面位于比线性马达20 靠近换置器13侧的位置。
用螺栓73将压力容器50的凸缘状部55、与卡合在传热头40上的 凸缘状部30紧固，进行临时密封。在凸缘状部55与凸缘状部80之间、 传热头40的外周面与凸缘状部80的内周面之间、以及传热头40的外 侧面与凸缘状部80的内侧面之间分别夹入了密封部件70，提高了气密 性。
在第2实施方式中，以作为“临时密封”而指定的紧固力矩将螺 栓73紧固，进行斯特林发动机1的性能检测。如果发现了不良状况， 则松开螺栓73，将凸缘状部55、80的连结解除，将圆顶状部53从传 热头40拆下，进行各部分的调整。在重新调整后，再次盖上圆顶状部 53而进行临时密封，进行性能检测。如果能够确认出所期望的性能， 则将螺栓73与凸缘状部80拆下，将传热头40与凸缘状部55焊接， 进行正式密封。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明的范围并不受此限制， 在不脱离本发明的主旨的范围内可加以各种改变来实施。
工业实用性
本发明在制造斯特林发动机的方面可以广泛利用。
作为斯特林发动机1的组装的中心的是压力缸10、11。压力缸10、 11的轴线在同一直线上排列。在压力缸10中插入着活塞12，在压力 缸11中插入着换置器13。活塞12及换置器13在斯特林发动机1的运 转过程中，在气体轴承的构造的作用下，不与压力缸10、11接触地往 复运动。
在活塞12的一端固定着杯状的磁铁支架14。换置器轴15从换置 器13的一端突出。换置器轴15可沿轴向自由滑动地贯穿活塞12及磁 支架14。在斯特林发动机1的运转过程中，换置器轴15不与活塞12 接触地运动。
压力缸10将线性马达20保持在与活塞12的动作区域相对应的部 分的外侧。线性马达20具有：外侧轭架22，具有线圈21；内侧轭架 23，设置为与压力缸10的外表面接触；环状的磁铁24，插入在外侧轭 架22和内侧轭架23之间的环状空间中；合成树脂制的尾架26、27， 将外侧轭架22和内侧轭架23保持为规定的位置关系；隔离件25，用 来将该尾架26、27保持为一定的距离。磁铁24固定、支撑在磁铁支 架14上，使其与外侧轭架22和内侧轭架23都不接触。
在磁铁支架14的中心部分上固定着弹簧30的中心部。在换置器 轴15上固定着弹簧31的中心部固定。弹簧30、31的外周部固定在尾 架27上。在弹簧30、31的外周部彼此之间配置有隔离件32，由此弹 簧30、31保持一定的距离。弹簧30、31是在圆板形的材料上形成了 螺旋状的切口，分别与活塞12、换置器13发生共振。
在压力缸11中的端部(与换置器13的动作区域相对应的部分) 的外侧配置有传热头40、41。传热头40为环状、传热头41为帽状， 都由铜或铜合金等热传导较好的金属构成。传热头40、41以分别夹着 环状的内部热交换器42、43的形式支撑在压力缸11的外侧。内部热 交换器42、43分别具有透气性，将通过内部的工作气体的热量传递给 传热头40、41。在传热头40上连结着压力缸10及压力容器50。
由传热头40、压力缸10、11、活塞12、以及内部热交换器42围 成的环状的空间成为压缩空间45。由传热头41、压力缸11、换置器 13、以及内部热交换器43围成的空间成为膨胀空间46。
在内部热交换器42、43之间配置有再生器47。再生器47也具有 透气性，其内部通过工作气体。再生器软管48包围再生器47的外侧。 再生器软管48在传热头40、41之间构成气密通路。
筒状的压力容器50覆盖线性马达20、压力缸10、以及活塞12。 压力容器50的内部成为回弹空间51。压力容器50的构造在后面详细 地说明。
在压力容器50上安装有振动抑制装置60。振动抑制装置60由固 定在压力容器50上的框架61、支撑在框架61上的板状的弹簧62、和 受弹簧62支撑的物体(质量)63构成。
斯特林发动机1如下地动作。如果对线性马达20的线圈21供给 交流电流，则在外侧轭架22和内侧轭架23之间产生贯通磁铁24的磁 场，磁铁24沿轴向往复运动。通过供给与由活塞系统(活塞12、磁铁 支架14、磁铁24、以及弹簧30)的总质量和弹簧30的弹簧常数决定 的共振频率一致的频率的电力，活塞系统开始平滑的正弦波状的往复 运动。
此外，将由换置器系统(换置器13、换置器轴15、以及弹簧31) 的总质量和弹簧31的弹簧常数决定的共振频率设定为与活塞12的驱 动频率共振。
并且，如果使活塞12往复运动，则压缩空间反复被压缩、膨胀。 随着该压力的变化，换置器13也往复运动。此时，因压缩空间45和 膨胀空间46之间的流动阻抗等，在换置器13与活塞12之间产生相位 差。如上述那样，自由活塞构造的换置器13与活塞12的振动频率具 有相位差而同步振动。
通过这样的动作，在压缩空间45和膨胀空间46之间形成斯特林 循环。在压缩空间中，根据等温压缩变化，动作气体的温度上升，而 根据等温膨胀变化，工作气体的温度降低。因此，压缩空间45的温度 上升，膨胀空间46的温度下降。
在运转过程中，在压缩空间45与膨胀空间46之间往复运动的工 作气体在通过内部热交换器42、43时，其所具有的热量通过内部热交 换器42、43良好地传递给传热头40、41。由于从压缩空间45向再生 器47中流入的工作气体是高温的，所以传热头40被加热，传热头40 成为暖头。由于从压缩空间46向再生器47中流入的工作气体是低温 的，所以传热头41被冷却，传热头41成为冷头。通过从传热头40将 热量向大气中释放，由传热头41将特定空间的温度降低，斯特林发动 机发挥作为冷冻机的功能。
再生器47起到不将压缩空间45与膨胀空间46的热量传递给对方 一侧的空间，而仅使工作气体通过的作用。从压缩空间45经由内部热 交换器42进入到再生器47中的高温的工作气体在通过再生器47时将 其热量传给再生器47，在温度降低后的状态下流入到膨胀空间46中。 从压缩空间46经由内部热交换器43进入到再生器47中的低温的工作 气体在通过再生器47时从再生器47回收热量，在温度升高后的状态 下流入到压缩空间45中。即，再生器47发挥作为蓄热装置的作用。
压力容器50的构造如下。即，压力容器50被两分割为与传热头 40接合的作为压力容器形成体的一部分的环状部52、和与该环状部52 接合的作为压力容器形成体的另一部分的圆顶状部53。分割面位于与 斯特林发动机1的轴线为直角、且横截线性马达20的位置。横截位置 为比线性马达20的活塞支撑端侧靠近换置器配置侧的位置。在本实施 方式中，横截线性马达20的轴线方向中央部。
环状部52、圆顶状部53都是不锈钢制。环状部52的一端被拉深 成带状，钎焊在传热头40上。带状的拉深部52a起到缩小回弹空间51 的容积的作用。在环状部52的另一端、和与其相对的圆顶状部53的 开口端，配设有凸缘状部54、55。
使用图3详细地说明凸缘状部54、55的构造。凸缘状部54、55 都是将分别成形的不锈钢制的环焊接在环状部52与圆顶状部53上而 形成的。焊接是角焊接56。在凸缘状部54、55的内侧周向上，设有使 凸缘状部54侧变凹、使凸缘状部55侧变凸的密封部件配置部57。在 临时密封时通过将环状的密封部件70配置在密封部件配置部57上， 可以保持密封。
在与凸缘状部54、55的接合面相反侧的面上，形成为具有凹状的 阶差的形状，使得钎焊材料不会从临时密封时的与紧固环71、72抵接 的抵接面、即实施了角焊接56时的抵接面流出。
在凸缘状部54、55的内表面上分别形成有环状槽74。在环状槽 74中配置有保持凸缘状部54、55和环状部52、圆顶状部53之间的气 密的环状的密封部件75。
凸缘状部54、55最后将相互的端面的外侧彼此焊接，通过焊接部 58(参照图1)进行正式接合。为了焊接，在凸缘状部54、55的接缝 上沿外侧周向形成有作为焊接部位的坡口部59(参照图3)，从而容 易盛装钎焊材料。在本发明中，在通过焊接进行正式接合之前进行临 时接合，在该状态下进行作为斯特林发动机的性能检测。
临时密封是如下这样进行的。首先，如图3所示，将密封部件70 装入到凸缘状部54侧的密封部件配置部57中。密封材料70是0环。 然后，如果使凸缘状部55的端面侧与凸缘状部54的端面抵接，则密 封部件70成为夹在凸缘状部54、55之间的形状。
接着，如图2所示，用一对紧固环71、72将凸缘状部54、55夹 住。如果用螺栓73将该紧固环71、72紧固，则密封部件70被压缩变 形，提高了凸缘状部54、55之间的气密性。由此，即使提高压力容器 50的内压，工作气体也不会泄漏。
在临时密封的状态下进行斯特林发动机1的性能检测。如果发现 了不良状况，则松开螺栓73而解除紧固环71、72的紧固，将圆顶状 部53从环状部52拆下。接着进行各部分的检查及调整。由于在横截 线性马达20的位置上具有分割部，所以如果将圆顶状部53拆下则线 性马达20成为露出状态，能够容易地进行线性马达20的检查、调整。
进行检查、调整而将不良状况的原因排除后，再次盖上圆顶状部 53而进行临时接合，再次检测性能。
如果可以确认出所期望的性能，则从临时密封转移到正式密封。 拆下紧固环71、72而通过将锥部59焊接来进行正式密封。在开始焊 接前将密封部件70拆下。另外，如果可以承受焊接的热量，也可以将 密封部件70原样留在凸缘状部54、55之间。密封部件75由于不能拆 下，所以可承受焊接的热量是必要条件。
正式密封的焊接部位是凸缘状部54、55的外周部彼此之间，远离 压力容器50内的结构要素。因而，压力容器50内的结构要素因焊接 热量而受到损伤的比率降低。
在本实施方式中，压力容器50的分割部位于线性马达20的轴线 方向中央部。因此，能够在焊接部位与尾架26、27之间均等地确保距 离，焊接的热量不易到达尾架26、27中的任一个。因而，即使在使用 合成树脂制的尾架26、27的情况下，也不易因热量而受到损伤。特别 是，在本实施方式的结构中，将弹簧30、31固定在尾架27上。因此， 如果尾架27变形，则弹簧30、31有可能发生位置偏移。如果发生该 位置偏移，则会给压缩空间45、膨胀空间46的容积、以及活塞及换置 器的振动系统造成影响。但是，根据上述结构，由于不会因焊接时的 热量的影响而发生这种位置偏移，所以能够良好地发挥性能。
在本实施方式中，虽然将分割部做成能够进行临时密封和正式密 封两者的形状，但也可以采用只能够进行正式密封的形状。在这种情 况下，虽然不能解除临时密封而进行检查及调整，但在组装工序中的 布线作业、具体而言是在固定在压力容器上的密封端子(向线性马达 的电源供给端子)和线性马达的引线的连接、引线的引绕变得容易的 效果是共通的。此外，不易受到焊接热量带来的不良影响的优点也是 共通的。
图4表示第2实施方式。图4是斯特林发动机的完成品的剖视图。 对于与第1实施方式相同的结构要素、或功能上共通的结构要素，原 样赋予第1实施方式的说明中所使用的附图标记，省略其说明。
压力容器50由在开口端上焊接环而形成了凸缘状部55的圆顶状 部53、和传热头40构成。压力容器50的分割面位于比线性马达20 靠近换置器13侧的位置。
用螺栓73将压力容器50的凸缘状部55、与卡合在传热头40上的 凸缘状部30紧固，进行临时密封。在凸缘状部55与凸缘状部80之间、 传热头40的外周面与凸缘状部80的内周面之间、以及传热头40的外 侧面与凸缘状部80的内侧面之间分别夹入了密封部件70，提高了气密 性。
在第2实施方式中，以作为“临时密封”而指定的紧固力矩将螺 栓73紧固，进行斯特林发动机1的性能检测。如果发现了不良状况， 则松开螺栓73，将凸缘状部55、80的连结解除，将圆顶状部53从传 热头40拆下，进行各部分的调整。在重新调整后，再次盖上圆顶状部 53而进行临时密封，进行性能检测。如果能够确认出所期望的性能， 则将螺栓73与凸缘状部80拆下，将传热头40与凸缘状部55焊接， 进行正式密封。
以上说明了本发明的实施方式，但本发明的范围并不受此限制， 在不脱离本发明的主旨的范围内可加以各种改变来实施。
工业实用性
本发明在制造斯特林发动机的方面可以广泛利用。
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