【技术领域】 [0001]本发明属于斯特林型发动机和制冷机领域，具体地，本发明涉及一种设有旁通道和单向阀的斯特林发动机。
【背景技术】 [0002]斯特林发动机(Stirling engine)又叫热汽机,是一种外部燃烧(加热)的封闭式活塞发动机。由于它具有燃料来源广、效率高、污染小、噪音低和维修方便等优点，可以作为清洁高效的普通动力机，对节能减排、保护环境有重要意义。斯特林发动机在潜艇的AIP系统，空间的动力装置以及太阳能作为热源的发电系统中越来越受到重视和应用。这些应用领域，特别是军事上的广泛应用，对斯特林发动机提出了越来越高的要求，最迫切的要求是工作寿命更长、可靠性更高、噪音更小、效率更高。为满足这一要求，需要不断研制高性能的斯特林发动机。 [0003]目前，斯特林发动机根据两个腔体的相对位置划分，主要分为三大类型:α型，β型和Y型；根据发动机的活塞是通过曲柄连杆还是弹簧连接划分，可分为:曲柄连杆式斯特林发动机和自由活塞式斯特林发动机。国内、国际上用的斯特林发动机都有个共同特点:当工作气体从热腔被压进冷腔时，气体从热腔首先经过加热器、然后经过回热器、最后经过冷却器后到达冷腔；当工作气体从冷腔被压入热腔时，气体从冷腔首先经过冷却器、然后经过回热器、最后经过加热器后进入热腔。以上设计的缺点是:1.当工作气体从热腔被压进冷腔时，由于气体首先经过加热器被加热，然后才经过回热器、冷却器进入到冷腔；这个过程中气体在加热器中吸收了加热器里的热量，然后又在经过回热器、冷却器里将热量释放到回热器和冷却器里；因此，从加热器里吸收的热量既造成了冷却器的负荷加大也造成了加热器里热量的浪费，影响热效率。2.当工作气体从冷腔被压进热腔时，由于气体首先经过冷却器、然后才经过回热器、加热器进入到热腔；这个过程中气体在冷却器中放出了热量，然后又在经过回热器、冷却器时从回热器、加热器里吸收热量；因此，气体在冷却器中放出的热量非常可惜，造成气体在回热器、加热器里吸收更多的热量，造成了能源的浪费，影响热效率。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于，提供一种设有旁通道和单向阀的斯特林发动机，该斯特林发动机可以有效减小斯特林发动机中热量、能源的浪费，减小加热器和冷却器的负荷，提高斯特林发动机的热效率。 [0005]为达到上述目的，本发明采用了如下的技术方案: [0006]一种设有旁通道和单向阀的斯特林发动机，所述斯特林发动机包括热腔1、冷腔 2、回热器3、加热器4和冷却器5，回热器3分别与热腔I和冷腔2相连通， [0007]所述斯特林发动机还包括热端旁通道6和冷端旁通道7，所述热端旁通道6远离加热器4，直接连通热腔I和回热器3，所述冷端旁通道7远离冷却器5，直接连通冷腔2和回热器3 ; [0008]所述热端旁通道6中设置开向回热器3的第一单向阀8，所述冷端旁通道7中设置开向回热器3的第二单向阀9 ;所述回热器3与热腔I相连通的管道中加热器4侧设置开向热腔I的第三单向阀10，所述回热器3与冷腔2相连通的管道中冷却器5侧设置开向冷腔2的第四单向阀11。 [0009]所述第一单向阀8、第二单向阀9、第三单向阀10和第四单向阀11为弹簧式单向阀，也可以采用其他形式的单向阀，比如旋启式单向阀等。 [0010]本发明中热端旁通道6中的第一单向阀8可以控制气流单向流动，只有气流从热腔流入冷腔时才是敞开的，如果工作气体从冷腔流入热腔，则该单向阀是关闭的。 [0011]本发明中冷端旁通道7中的第二单向阀9可以控制工作气体单向流动，只有气体从冷腔向热腔流动时才是敞开的，如果工作气体从热腔流入冷腔，则该单向阀是关闭的。 [0012]本发明中回热器3与热腔I相连通的管道中加热器4侧设置开向热腔I的第三单向阀10，该第三单向阀10可以控制气流单向流动，只有气流从冷腔流入热腔时才是敞开的，如果工作气体从热腔流入冷腔，则该单向阀是关闭的。 [0013]本发明中回热器3与冷腔2相连通的管道中冷却器5侧设置开向冷腔2的第四单向阀11，该第四单向阀可以控制气流单向流动，只有气流从热腔流入冷腔时才是敞开的，如果工作气体从冷腔流入热腔，则该单向阀是关闭的。 [0014]本发明在工作时:气体从热腔被压入冷腔时，气体远离加热器经过热端旁通道直接进入回热器、然后经冷却器到冷腔，而气体从冷腔被压入热腔时，气体远离冷却器经冷端旁通道直接进入回热器、然后经加热器到热腔。 [0015]本发明相对于现有技术具有如下优点:在相同的输出功率下:1.减小了斯特林发动机的加热器和冷却器的负荷，因此可以使用负荷更小的加热器和冷却器，从而减轻了机器的重量，可以使得发动机的结构更加紧凑，更加适用于空间应用；2.提高了发动机的热效率，节约了能源，有利于缓解现在的能源危机。
【专利附图】
【附图说明】 [0016]图1是本发明设有旁通道和单向阀的斯特林发动机的剖视结构示意图； [0017]其中:1、热腔；2、冷腔；3、回热器；4、加热器；5、冷却器；6、热端旁通道；7、冷端旁通道；8、第一单向阀；9、第二单向阀；10、第三单向阀；11、第四单向阀。
【具体实施方式】 [0018]下面以附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细的说明。 [0019]如图1所示，一种设有旁通道和单向阀的斯特林发动机，所述斯特林发动机包括热腔1、冷腔2、回热器3、加热器4和冷却器5，回热器3分别与热腔I和冷腔2相连通， [0020]所述斯特林发动机还包括热端旁通道6和冷端旁通道7，所述热端旁通道6远离加热器4，直接连通热腔I和回热器3，所述冷端旁通道7远离冷却器5，直接连通冷腔2和回热器3 ;所述热端旁通道6中设置开向回热器3的第一单向阀8，所述冷端旁通道7中设置开向回热器3的第二单向阀9 ;所述回热器3与热腔I相连通的管道中加热器4侧设置开向热腔I的第三单向阀10，所述回热器3与冷腔2相连通的管道中冷却器5侧设置开向冷腔2的第四单向阀11。 [0021]所述第一单向阀8、第二单向阀9、第三单向阀10和第四单向阀11为弹簧式单向阀。 [0022]在实际工作中，当冷腔内的工作气体被从冷腔压到热腔的时候，第四单向阀11和第一单向阀8关闭、第二单向阀9和第三单向阀10敞开；此时冷腔内的工作气体首先经过冷端旁通道7、然后进入回热器3、再经过加热器4后进入热腔，这样设计避免了工作气体被冷却器冷却，减小了加热器的热负荷，减小了冷却器的冷负荷，节约了能源，提高了斯特林发动机的热效率。当热腔内工作气体被从热腔压到冷腔的时候，第四单向阀11和第一单向阀8敞开、第二单向阀9和第三单向阀10关闭，此时热腔内的气体首先经过热端旁通道6、然后进入回热器3、再冷却器5后进入冷腔2，这样设计避免了气体经过加热器，减小了加热器的热负荷，减小了冷却器的冷负荷，节约了能源，提高了斯特林发动机热效率。 [0023]需要说明的是，在本实施例中的单向阀采用的是弹簧式单向阀，但在其他实施例中，可以根据需要采用其他形式，比如旋启式单向阀等。 [0024]最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制。尽管参照实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应该理解，对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。 【权利要求】 1.一种设有旁通道和单向阀的斯特林发动机，所述斯特林发动机包括热腔(I)、冷腔(2)、回热器(3)、加热器(4)和冷却器(5)，回热器(3)分别与热腔(I)和冷腔(2)相连通，其特征在于，所述斯特林发动机还包括热端旁通道(6 )和冷端旁通道(7 )，所述热端旁通道(6 )远离加热器(4)，直接连通热腔(I)和回热器(3 )，所述冷端旁通道(7 )远离冷却器(5 )，直接连通冷腔(2)和回热器(3)。 2.按权利要求1所述的设有旁通道和单向阀的斯特林发动机，其特征在于，所述热端旁通道(6)中设置开向回热器(3)的第一单向阀(8)，所述冷端旁通道(7)中设置开向回热器(3)的第二单向阀(9);所述回热器(3)与热腔(I)相连通的管道中加热器(4)侧设置开向热腔(I)的第三单向阀(10)，所述回热器(3)与冷腔(2)相连通的管道中冷却器(5)侧设置开向冷腔(2)的第四单向阀(11)。 3.按权利要求2所述的设有旁通道和单向阀的斯特林发动机，其特征在于，所述第一单向阀(8)、第二单向阀(9)、第三单向阀(10)和第四单向阀(11)为弹簧式单向阀。 【文档编号】F02G1/043GK104234862SQ201310226305 【公开日】2014年12月24日 申请日期:2013年6月7日 优先权日:2013年6月7日 【发明者】李瑞杰, 洪国同 申请人:中国科学院理化技术研究所