專利名稱：熱機的制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種在低溫、中溫和高溫熱源之間工作且從低溫熱源以熱能的方式吸收熱的熱機，通過工作介質(zhì)的流動而從高溫熱源獲取該熱能并將吸收熱量排入到中溫熱源。
在低溫、中溫和高溫熱源間工作的且從低溫熱源吸收熱量并把所吸收的熱量以由高溫熱源獲得的熱能的形式排入到中溫熱源的基本熱機中的一種被稱作為維留麥(Vuilleumier)(VM)循環(huán)泵，該循環(huán)公開于US專利1275507上。
通常，為排放工質(zhì)，熱機有兩個排出器，即高溫排出器和低溫排出器，并且根據(jù)與上述所述的排放器有關的位置而被分成高溫部分和低溫部分，通過排出器的工作而將工質(zhì)排出。如果對應于氣體的排出而引起的容積的改變的那一部分稱作為“工作室”，則每一高溫和低溫部分具有兩個工作室，其中的一個具有基本上與中溫熱源的溫度范圍相等的溫度范圍，并且以后要被稱作為“中溫室”。類似地，而把溫度范圍等于高溫熱源的溫度范圍的工作室和溫度范圍等于低溫熱源的溫度范圍的工作室分別地被稱作為“高溫室”和“低溫室”。
可以按幾何級數(shù)增長的這些工作室的功包括，通過改變工作空間(熱機內(nèi)的整個空間)的容積和壓力，高溫室內(nèi)的膨脹功，高溫部分的中溫室內(nèi)的壓縮功，低溫室內(nèi)的膨脹功以及低溫部分的中溫室內(nèi)的壓縮功。
在上述傳統(tǒng)的熱機中，在三個熱源之間僅進行熱交換，因此，在高溫部分和低溫部分的該兩排氣量成為彼此相等。從而，高溫部分的膨脹功和壓縮功的絕對量彼此相同，而在低溫部分的膨脹功和壓縮功的絕對量彼此相同。在一臺實用的熱機中，設置了如日本專利公開(未審查)號63-311050中表示的驅(qū)動排出器的桿。同樣也考慮到桿的容積變化，在高溫部分和低溫部分的氣體排放量被調(diào)到彼此相等。
在上述的日本公開申請中，高溫排出器內(nèi)的桿直徑與低溫排出器內(nèi)的桿直徑不同，以改變高溫和低溫部分的總?cè)莘e，并且通過可變的總?cè)莘e和封密在其內(nèi)的工質(zhì)的壓力變化來僅增加輸向輸出。
本發(fā)明的第一目的是，基于高溫部分的氣體排放量的情況，提供一種新的熱機，通過調(diào)節(jié)中溫室內(nèi)排氣量使其大于高溫室的排氣量改善了冷卻和加熱能力和熱效率。
本發(fā)明的第二個目的是，基于低溫部分的排氣量，提供一種新的熱機，這種熱機的加熱能得到了改進，和進一步增加了低溫部分的軸向輸出以及如果必要，可改進冷卻能力。
本發(fā)明的第三個目的是，基于高溫部分的排氣量，提供一種改進的熱機，在不考慮桿直徑不同而通過調(diào)節(jié)高溫室內(nèi)排氣量使其大于中溫室的排氣量，該改進的熱機就能增加高溫部分的軸輸出。
本發(fā)明的第四個目的是，基于低溫部分的排氣量，提供一種改進熱性能的熱機，通過調(diào)節(jié)中溫室內(nèi)的排氣量使其大于低溫室的排氣量，而增加了熱機的熱效率。
本發(fā)明的第五個目的是提供一新的熱機，這種熱機在冷卻/加熱能力、軸輸出和熱效率方面作了相應的改進。
根據(jù)本發(fā)明，提供的熱機包括
一個汽缸，其內(nèi)含有密封的工作氣體;
把汽缸內(nèi)的空間分成高溫室、中溫室和低溫室排氣裝置，排氣裝置包括高溫側(cè)排氣器和低溫側(cè)排氣器，聯(lián)通高溫室和中溫室的第一氣體通道裝置，第一通道裝置包括高溫側(cè)熱交換器，高溫側(cè)蓄熱器和中溫側(cè)的第一熱交換器。
聯(lián)通低溫室和中溫室的第二氣體通道裝置，第二氣體通道裝置包括低溫側(cè)熱交換器，低溫側(cè)蓄熱器和中溫側(cè)的第二熱交換器，其中把中溫室的排氣量調(diào)節(jié)到大于高溫室的排氣量。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面(即第二方面)，提供了一種類似于上述結(jié)構(gòu)的熱機，不過與之不同的是應把低溫室的排氣量調(diào)節(jié)到大于中溫室的排氣量。
根據(jù)本發(fā)明的再一個方面(第三方面)，提供了一種類似于上述結(jié)構(gòu)的熱機，不過所不同的是應把高溫室的排氣量設定大于中溫室的排氣量。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面(第四方面)，提供了一種類似于上述結(jié)構(gòu)的熱風機，不過所不同的是應設定中溫室的排氣量大于低溫室的排氣量。
根據(jù)本發(fā)明的還有一方面(第五方面)，提供的熱風機包括其內(nèi)包含有被封閉的工作氣體的汽缸，把汽缸內(nèi)的空間分成高溫室、中溫室和低溫室的排氣裝置，排氣裝置包括高溫側(cè)的排氣器和低溫側(cè)的排氣器，連通高溫室和中溫室的第一氣體通道裝置，第一氣體通道裝置包括高溫側(cè)熱交換器、高溫側(cè)蓄熱器和中溫側(cè)的第一熱交換器。
連通低溫室和中溫室的第二氣體通道裝置，第二氣體通道裝置包括低溫側(cè)的熱交換器、低溫側(cè)蓄熱器和中溫側(cè)第二熱交換器，在其內(nèi)有一輔助活塞的輔助缸，該缸體與中溫室連接。
曲軸機構(gòu)，一般與高溫側(cè)排氣器和低溫側(cè)排出器相連結(jié)，用以驅(qū)動輔助活塞，在該種結(jié)構(gòu)中，輔助活塞與設在曲軸機構(gòu)的主軸上的偏心軸相耦合，曲軸機構(gòu)可以包括第一曲軸銷和第二曲軸銷，輔助活塞可連結(jié)到第二曲軸銷上。
在一個實施例中，在曲軸機構(gòu)的主軸上設一凸輪而在輔助活塞上設一帶滾輪的桿，以便使輔助活塞與凸輪和桿相耦合并由其驅(qū)動。
一個常規(guī)的熱機以下述重復的四個過程來工作。
第一過程(散熱)由低溫側(cè)的排出器把氣體從低溫室通過低溫蓄熱器排放到中溫室(低溫側(cè))。
排出的氣體從低溫蓄熱器吸收熱量而使其自身溫度升高(如從0℃升到60℃)。
氣體因升溫而其體積增大，該氣體的一部(4/5的排出氣體量)充滿了中溫室(低溫側(cè))。從而中溫室(低溫側(cè))外的剩余氣體流出通過一通道而壓縮中溫室(高溫側(cè))內(nèi)的氣體。
壓縮的氣體溫度就上升(從100大氣壓的60℃上升到105afm下的75℃)，并散出熱量，以便上升的溫度下降(從75℃-60℃)第二過程(散熱)
由高溫側(cè)排出器把氣體從中溫室(高溫側(cè))通過高溫蓄熱器排入到高溫室。
通過高溫蓄熱器的氣體從蓄熱器上吸收熱量并使其溫度上升(從60℃升到600℃)。
因溫度上升氣體體積增大，而一部氣體(排出量的2/5)充滿了高溫室。從而，阻止了剩余氣體流入高溫室并通過該通道壓縮中溫室(低溫側(cè))內(nèi)的氣體。
壓縮的氣體在中溫室內(nèi)(低溫側(cè))溫度上升(從60℃105afm下升到115℃125afm)并散出熱量，使得上升的溫度下降(從115℃下降到60℃)。
第三過程(吸熱)由低溫側(cè)排出器把氣體從中溫室(低溫側(cè))通過低溫蓄熱器排入到低溫室。
排出的氣體將熱量散放給低溫蓄器，從而降低了溫度(從60℃下降到0℃)從而，排出氣體的體積縮小，在高溫室的一部分氣體(大約1/10)通過熱交換和通道到達低溫室構(gòu)成所縮小的體積。
由于氣體的流出，高溫室內(nèi)氣體的溫度和壓力都下降(從600℃125afm下降，而氣體從外界(燃燒器)吸收熱量使其溫度上升(從550℃到600℃)。
第四過程(吸熱過程)由高溫側(cè)排出器把氣體從高溫室通過高溫蓄熱器排入到中溫室。
排出的氣體把熱量散發(fā)給高溫蓄熱器而其溫度下降(從600℃下降到60℃)從而，排出的氣體體積縮小，而低溫室內(nèi)的一部分氣體(約1/5)通過熱交換器和通道到達中溫室(高溫側(cè))構(gòu)成所縮小的體積。
由于氣體流出，在低溫室內(nèi)的氣體溫度和壓力都下降(從0℃115afm到-35℃100afm)，而氣體從外界(冷卻的介質(zhì))吸收熱量使其溫度上升(從-35℃到0℃)。
在上述的第三過程中，從高溫熱源提供熱能(熱功)。在第四過程中，從低溫熱源吸收熱量以便可以實現(xiàn)利用低溫熱源的冷卻過程。此外，在第一和第二過程中，熱量散發(fā)給中溫熱源，以便可以實現(xiàn)利用中溫熱源的加熱過程。
根據(jù)本發(fā)明，由于設定了中溫室內(nèi)的排氣量大于高溫室內(nèi)的排氣量，工作介質(zhì)(氣體)的壓力下降速度在低溫室內(nèi)吸熱過程中變大。從而，增加了低溫側(cè)熱交換器的吸熱量而改善了冷卻能力。此外，工作介質(zhì)(氣體)的壓力增加速度在低溫部分的中溫側(cè)熱交換器散熱過程中變大，因此中溫側(cè)熱交換器的散熱增加因此改善了加熱能力。由于高溫側(cè)熱交換器的吸熱量基本上恒定不必承受中溫室排氣量的增加，性能系數(shù)就可得到改善。
設定低溫室的排氣量使其大于中溫室的排氣量，在吸熱過程中的高溫室內(nèi)工作氣體的壓力減小速度變大，因此，增加了高溫側(cè)熱交換器的吸熱量。從而，工作氣體的壓力增加速度在散熱過程中的高溫部分的中溫側(cè)熱交換器內(nèi)變大，而增加了中溫側(cè)熱交換器的散熱量從而改善了加熱能力，與此同時，在低溫部分可獲得輸向輸出。此外，如果需要可增加低溫側(cè)的熱交換器的吸熱量。
如果設定高溫室內(nèi)的排氣量大于中溫室的排氣量，由于高溫部分排氣量的差，在高溫部分增加了軸向輸出。
如果設定中溫室的排氣量大于低溫室內(nèi)的排氣量，在高溫室內(nèi)的吸熱過程的工作氣體的壓力減小速度變小。由于在低溫側(cè)熱交換器的吸熱量和在低溫部分的中溫側(cè)熱交換器的散熱量不受到低溫側(cè)的排氣量增加影響保持恒定，從而通過吸收熱量和散出熱量而改善了冷卻和加熱性能系數(shù)。
在一個優(yōu)選實施例中，輔助活塞聯(lián)接到曲軸機構(gòu)的偏心軸和曲軸銷上，使得以一預定的相位角來驅(qū)動輔助活塞。
如果聯(lián)結(jié)好的輔助活塞使得輔助缸處于與高溫室同相位時，高溫室的排氣量就變得大于中溫室的排氣量，就可以增加相對于外界的高溫部分的輸向輸出。
如果將輔助活塞聯(lián)結(jié)成使得輔助缸處于與高溫側(cè)的中溫室的相位相同，那么，中溫室的排氣量就會大于高溫室的排氣量，從而增加了吸熱過程的工作氣體的壓力減小速度，并改善了冷卻能力。與此同時，增加了散熱過程的工作氣體的壓力增加速度而改善了加熱能力，高溫側(cè)的熱交換器的吸熱量基本上恒定，而不受中溫室排氣量增加的影響，因此，提高了熱效率。
如果將輔助活塞聯(lián)結(jié)成使得輔助缸處于與低溫側(cè)的中溫室的相位相同，中溫室的排氣量就會大于低溫室的排氣量，從而減少了高溫側(cè)熱交換器的吸熱量和高溫部分的中溫側(cè)熱交換器的散熱量。然而，低溫側(cè)換熱器的吸熱量和低溫部分的中溫側(cè)熱交換器的散熱量保持恒定，且不受中溫室內(nèi)的排氣量增加的影響，因此改善了如冷卻和加熱性能系數(shù)這樣的熱效率。
如果將輔助活塞聯(lián)接成使得輔助缸處于與低溫室相同的相位，低溫室的排氣量就會大于中溫室的排氣量，致使在高溫部分的中溫側(cè)熱交換器的散熱過程中的工作氣體的壓力增加速度變大。因此，改善了加熱能力并得到較高的軸向輸出。如果需要，也可以改善冷卻能力。


圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例的熱機的示意圖。
圖2是本發(fā)明第一實施例的熱機的另一個示意圖。
圖3是第一個實施例的熱機的工作圖，表示了工作的幾個過程。
圖4是表示了本發(fā)明第一個實施例的熱機的特性曲線，圖5是改進的第一實施例的工作圖，圖6是圖5所示的改進的特性曲線，圖7是本發(fā)明第一實施例的熱機的簡圖，表示了熱機的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，圖8是類似于圖7，表示了本發(fā)明的第一實施例的熱機的又一優(yōu)選結(jié)構(gòu)，圖9類似于圖7，表示了本發(fā)明第一實施例的熱機進一步的優(yōu)選結(jié)構(gòu)，圖10是本發(fā)明第二實施例的熱機的示意圖，圖11是本發(fā)明第二實施例的熱機的另一個示意圖，圖12是第二實施例的熱機的工作圖，表示了工作的幾個過程，圖13是本發(fā)明第二實施例的熱機特性的曲線，圖14是改進的第二實施例的工作圖，圖15是圖14所示的改進的特性曲線，圖16表示了本發(fā)明第二實施例的熱機的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，圖17，類似于圖16，表示了本發(fā)明第二實施例的熱機的另一優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，圖18，類似于圖16，表示了本發(fā)明第二個實施例的熱機的又一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)，
圖19是本發(fā)明第三個實施例的熱機的示意圖，圖20是本發(fā)明第三個實施例的熱機的另一個示意圖，圖21是第三實施例的熱機的工作圖，該圖表示了工作中的幾個過程，圖22是本發(fā)明第三實施例的熱機特性的曲線，圖23是改進的第三實施例的工作圖，圖24是圖23中所示的改進的特性曲線，圖25表示了本發(fā)明第三實施例的熱機的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，圖26，類似于圖25，表示了熱機的另一個優(yōu)選實施例，圖27，類似于圖25，表示了熱機又一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)，圖28是本發(fā)明第四個實施例的熱機的示意圖，圖29是本發(fā)明第四個實施例的熱機的另一個示意圖，圖30是第四個實施例的熱機的工作圖，該圖表示了工作中的幾個過程，圖31是本發(fā)明第四個實施例的熱機的特性曲線，圖32是改進的第四個實施例的工作圖，圖33是圖32表示的改進特性的曲線，圖34表示了本發(fā)明第四個實施例的熱機的優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，圖35，類似于圖34，表示了熱機的另一個優(yōu)選的結(jié)構(gòu)，圖36，類似于圖34，表示了熱機又一個優(yōu)選結(jié)構(gòu)，圖37A和37B是本發(fā)明第5個實施例的熱機的截面圖，圖38是根據(jù)本發(fā)明第5個實施例的用于熱機的曲軸機構(gòu)的分解狀的透視圖，圖39A和39B，類似于圖37A和圖37B是本發(fā)明第5個實施例改進的熱機的截面圖，圖40A和40B，類似于圖37A和37B，是進一步改進的第5實施例的熱機的截面圖，第一實施例首先參考圖1，本發(fā)明的熱機具有高溫側(cè)汽缸1，低溫側(cè)汽缸2，兩者的內(nèi)部都包含有如氦氣和氫氣之類的工質(zhì)，一個把高溫側(cè)汽缸1的內(nèi)部隔成高溫室4和高溫側(cè)的中溫室5的高溫側(cè)排出器3，和把低溫側(cè)汽缸2內(nèi)部隔成低溫室7和低溫側(cè)和中溫室8的低溫側(cè)排出器6。
高溫室4通過高溫側(cè)氣體通道9與高溫側(cè)中溫室5相聯(lián)通，在氣體通道9上設置了一高溫側(cè)熱交換器10，一高溫側(cè)蓄熱器11和高溫部分的中溫側(cè)熱交換器12。
低溫室7通過低溫側(cè)氣體通道13與低溫側(cè)的中溫室8相聯(lián)通，在氣體通道13上設置了低溫側(cè)的熱交換器14，低溫蓄熱器15和低溫部分的中溫側(cè)熱交換器16。
通過通道17將高溫側(cè)的中溫室5與低溫側(cè)的中溫室8聯(lián)通。
調(diào)節(jié)高溫側(cè)的中溫室5內(nèi)的排氣量，使其大于高溫室4內(nèi)的排氣量。圖1表示了已經(jīng)包含增加了容量的中溫室5。在中溫室5的增加量的相位并不限于與中溫室5內(nèi)的量變化的相位相等，如果需要，可以加設一個提高容量的相應機構(gòu)(未畫)。
在圖1所示的實施例中，確定了在高溫室4和中溫室5的工作循環(huán)中的排氣量。
在一個優(yōu)選的實施例中，兩個排出室3、6間的相位差是90°(如圖7所示)，不過，可按要求進行改變。汽缸1和2的內(nèi)徑應該做成相等或相互不同。
現(xiàn)在對在本發(fā)明中指出的排氣量的概念作說明。
熱機有三個熱源(高、中和低溫熱源)，并且在這三個熱源之間工作，從而在這些熱源間主要地提供排熱量。通過兩個熱效應(之后稱作為主熱效應和付熱效應)來獲得排熱量。如果把熱泵隔成高溫部分(包括高溫室4、中溫室5和蓄熱器11)和低溫部分(包括低溫室7、中溫室8和蓄熱器15)，一個熱效應是當工作氣體，由于因排出室3、6的工作而導致的氣體排放，改變了氣體自身的溫度，該溫度變到該熱源溫度的等級。該熱效果被稱作為主熱效果，即，由蓄熱器11、15的工作而產(chǎn)生的效果。在此時，由兩個排出器的相位差而停止排出器3、6，在工作室內(nèi)沒有明顯的氣體排放，由主熱效應產(chǎn)生的工作氣體和該熱源間的熱交換被稱為付熱效應。
此外，高溫部分的主熱效應包括低溫部分的付熱效應，而低溫部分的主熱效應包括高溫部分的付熱效應。本說明書中描出的“排氣量”的詞義意指包含在每個工作過程的主熱效應內(nèi)的工作氣體的排放量，該主熱效應引發(fā)出上述的付熱效應，并它也指具有與每個熱源的相同溫度范圍的工作氣體的排放量。
可是，實際上，排出室3、6和輔助缸所需要的活塞，基本上以正弦波的狀態(tài)進行工作，因此，實際的排放和靜止狀態(tài)并不是如上述理論上運行的那樣清楚。
然而，基于因排放器3、6和現(xiàn)在要對其作描述的活塞的運行而導致的容量變化的相位，對任何過程的主熱效應來說完全可能區(qū)別出包含的量變。除此之外，獲得的排氣量以工作氣體在每個過程中的最大量和最小量間的差值作為所獲得的氣體排放量，而工作氣體的溫度具有與相關的熱源相同的溫度等級。
為了使在高溫側(cè)的中溫室5內(nèi)的排氣量多于高溫室4的排氣量，因此，以如圖2所示的那樣，在中溫室5內(nèi)設置了用于提供增加量的合適機構(gòu)。如圖所示，在高溫側(cè)的中溫室5內(nèi)設置了具有活塞18的輔助缸19。增加量和其相位以及輔助缸的位置都可以改變且可根據(jù)所希望的作改進。
設置到圖2所示實施例上的高溫側(cè)的中溫室5輔助缸19也可以設到與中溫室5相通低溫側(cè)的中溫室8上。
圖2結(jié)構(gòu)的排出器3、6和活塞18的工作過程在圖3中表示，該圖還表示了壓力變化。圖3中，低溫室7內(nèi)的工作氣體通過低溫側(cè)排出器6的排放(第一過程)而被排入到低溫側(cè)的中溫室內(nèi)，以便使工作空間內(nèi)的壓力按實線所示的方式上升。
在圖3中，虛線表示傳統(tǒng)熱機的工作間的壓力，該熱機沒有輔助缸19這樣的機構(gòu)。所示的實線壓力低于虛線壓力的原因是活塞18位于圖3的右側(cè)端，以便使中溫室5的排氣量具有作為增加的量，即輔助缸19的容量。
在這種情況下，中間室5內(nèi)的氣體溫度上升而提供了與熱源溫度的溫度差，隨后，由高溫部分的中溫側(cè)熱交換器12擴散熱量QMH。
通過排出器3的另一次移動(第二個過程)，從高溫側(cè)的中溫室5把氣體排到高溫室4中，以便使工作間內(nèi)壓力按實線所示的方式上升。由實線所示的壓力增加幅度是大于虛線表示的壓力增加幅度的原因是活塞18移動到了圖3左側(cè)端，以便使輔助缸19氣量減到0。在此時，低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)的氣體溫度上升，而由低溫部分的中溫側(cè)熱交換器16擴散的熱擴散量QMC根據(jù)壓力增加程度而增加。從而，通過一個用作加熱過程的熱源的，由低溫部分的中溫側(cè)熱交換器16加熱的介質(zhì)和由高溫部分的中溫側(cè)熱交換器12加熱的介質(zhì)，可獲得較高加熱能力和有效的加熱能力。
通過低溫側(cè)排出器6的進一步移動(第三過程)，工作氣體就從低溫側(cè)的中溫室8排入到低溫室7，以便使工作間的壓力以實線所示的那樣下降。壓力以實線所示的那樣下降的原因是活塞18保持在左側(cè)端，使輔助缸19的容量保持為零。在這種情況下，高溫室4內(nèi)的氣體溫度較低而通過高溫側(cè)熱交換器10吸收熱量QH。
通過高溫側(cè)排出室3的又一次移動(第四個過程)，把高溫室4內(nèi)的工作氣體排入到中溫室5，使得工作室內(nèi)的壓力以實線所示的那樣下降。實線所示的壓力下降幅度大于虛線的幅度原因是活塞18移動到了右手側(cè)，因輔助缸19的容量的加入導致高溫側(cè)中溫室5的排氣量增加。在此時，低溫室7內(nèi)的氣體溫度較低，由低溫側(cè)熱交換器14所吸收的熱量QC因該壓力下降梯度變得較大而得以增加。從而，由低溫側(cè)熱交換器14冷卻的介質(zhì)被用作為冷卻過程的熱源，并因此而提供了高冷卻能力。
盡管吸熱量QC和散熱量QMe都增加，高溫側(cè)的中溫室5的排氣量增加并不影響，在高溫側(cè)熱交換器10的吸熱量基本保持恒定。從而，改善了性能系數(shù)。
圖4表示了使用下面提供的公式而獲得的熱機性能，其中在每一循環(huán)過程中氣溫保持恒定，每個工作室的容量以正弦波形式變化，而附加的排氣量也以同樣方式變化。如圖所示，在低溫熱交換器14上的吸熱量QC和低溫部分的中溫側(cè)熱交換器16的散熱量QMC相應增加，致冷系數(shù)COPC(QC/QH)和加熱系數(shù)COPH[(QMH+QMC)/QH]隨不等式(VMH+△V)/VMH＞1所示那樣增高，其中VMH高溫側(cè)的中溫室的排氣量，△V輔助缸19引起的增加量。
圖5表示了改變了具有活塞18的輔助缸19的位置，該輔助缸與高溫室4相聯(lián)通用以在這種情況下來減少高溫室4的排氣量，以便把高溫側(cè)的中溫室5的排氣量調(diào)節(jié)到大于高溫室4的排氣量。在這種修改型中，工作室內(nèi)的壓力因高溫側(cè)排出室3的排放(第二過程)而上升到實線所示的程度，以致于由低溫部分的中溫側(cè)的熱交換器16散出的散熱量QMC增加了。從而，通過由低溫部分中溫側(cè)熱交換器加熱的介質(zhì)和由高溫部分的中溫側(cè)熱交換器12加熱的介質(zhì)而實現(xiàn)了高加熱能力。
由于高溫側(cè)排出器3的進一步移動(第四過程)，工作室內(nèi)壓力下降到了實線所示的程度，以致于增加了由低溫側(cè)熱交換器14吸收的吸熱量QC。從而，通過使用由熱交換器14冷卻的冷卻介質(zhì)而能實現(xiàn)高冷卻能力，該冷卻介質(zhì)作為冷卻過程中的熱源。
圖6，類似于圖4，是熱機的性能，表示了隨著不等式(VH+△V)/VH＜1所示的得到的較高的性能系數(shù)COPC，COPH，其中VH是高溫室4的排氣量。
現(xiàn)在參考表示了本發(fā)明的更特定結(jié)構(gòu)的熱機的圖7，在高溫側(cè)汽缸1的中溫室5下方設置了輔助缸19和帶有共有活塞桿25的輔助缸活塞18，從而在輔助活塞18下方提供了一個輔助的工作室。該工作室20的相位與高溫側(cè)的中溫室5的相同，并用于增加中溫室5內(nèi)排氣量的變化。這些部件18、19、20和輔助活塞桿27的直徑都是適當?shù)卮_定的。輔助活塞18上方的空間與曲軸室32或與熱泵外界相聯(lián)通，以便防止熱泵循環(huán)運行中的不利影響。如圖所示，熱機具有一條與曲軸室相通的通道21，活塞密封圈22、23，輔助活塞密封圈24，活塞桿25、26，輔助活塞桿27，活塞桿密封圈28、29，輔助桿密封圈30和曲軸機構(gòu)31。從圖7中參考圖1-6所做的在前描述可清楚地了解到其它結(jié)構(gòu)性特征。
圖8表示了圖7結(jié)構(gòu)的改變型，輔助缸19和輔助活塞18設置在獨立于汽缸1和2的地方。輔助缸19的內(nèi)徑和輔助活塞18的外徑要合適地確定。確定出的活塞的相位差應使得高溫側(cè)的中溫室5的排氣變化量增加。
在圖9的另一種改變型中，制作成的高溫排出器3和高溫缸1的中溫室部分要大于高溫部分，以便使高溫側(cè)的中溫室5的容量大于高溫室4的容量。在這種結(jié)構(gòu)中，必須把活塞密封圈22a裝在高溫室4上，在密封圈22和22a之間形成的空間或與曲軸室32相通式與熱泵的外界相通。在這種改變型中，不僅可以增加高溫側(cè)的中溫室5的容量變化，而且可以減少高溫室4的容量變化。
根據(jù)已參考圖1-9描述過的本發(fā)明的第一個實施例，為中溫熱源溫度等級的中溫室的排氣量被調(diào)節(jié)得大于為高溫熱源的溫度等級的高溫室的排氣量，此外，由在低溫熱源的吸熱過程中氣壓下降而增加了吸熱量。因此，改善了熱泵的冷卻能力。除此之外，因為在向中溫熱源的散熱過程中氣壓上升增加了散熱量，從而，改善了加熱能力。
此外，雖然中溫室內(nèi)排氣量增加，同時吸熱量和散熱量都增加，而高溫熱源的吸熱量保持恒定。
(第二個實施例)參考圖10，該圖表示了本發(fā)明的第二個實施例，低溫室7內(nèi)的排氣量大于低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)的排氣量。圖10表示了增加量已經(jīng)包含在低溫室7內(nèi)。增加量的改變在相位上無需與低溫室7的量的改變相同。如果需要，可在熱泵上增設用于附加-增加量的合適機械。
在本發(fā)明的第二個實施例中，要確定在運行循環(huán)中，低溫室7和中溫室5內(nèi)的排氣量。其它的結(jié)構(gòu)性和運行特征從第一個實施例的描述中將是很清楚的。
圖11表示了圖10實施例的改變型，其中具有活塞18的輔助缸19設在高溫側(cè)的低溫室7上，使得低溫室7的排氣量大于低溫側(cè)的中溫室8的排氣量。
圖12表示了圖11結(jié)構(gòu)的排出室3、6和活塞18的運行過程，圖12還表示了壓力變化。在圖12中，低溫室7內(nèi)的工作氣體通過低溫側(cè)排出器6的移動(第一過程)而被排入中溫室8內(nèi)，以致使得工作室間的壓力按實線所示的那樣上升。在圖12中，虛線表示了無輔助缸19的傳統(tǒng)熱泵的工作空間內(nèi)的壓力情況。實線所示壓力低于虛線所示壓力的原因是活塞18設在圖12的右側(cè)端的第一過程的起始位置處，以便使得低溫室7的排氣量具有作為增加量的輔助缸19的量。
在這種狀態(tài)下，中溫室5內(nèi)的氣溫上升并產(chǎn)生相對于熱源溫度的溫度差，隨后，通過因壓力增長速度增加而產(chǎn)生的溫差的增加由中溫側(cè)熱交換器12散發(fā)熱量QMH。
由于排出器3的移動，把氣體從中溫室5推入到高溫室4內(nèi)，使得工作室間內(nèi)的壓力按實線所示的那樣上升。壓力按實線上升的原因是活塞18保持在其左側(cè)，以致于輔助缸19的容量為0。結(jié)果，由低溫部分的中溫側(cè)的熱交換器16散發(fā)出熱量QMC，此時被加熱的介質(zhì)和由散出的熱量QMC加熱的介質(zhì)用作為加熱過程的熱源，使得加熱能力得以提高。
由于低溫側(cè)排出器6的進一步移動(第三過程)，工作氣體從低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)被排入到低溫室7內(nèi)，以致于工作室空間的壓力按實線所示那樣減少。實線下降幅度大于虛線下降幅度的原因是活塞移動到了右向端，以致于低溫室7內(nèi)的排氣量因輔助缸19的容量而增加。在此時，高溫室4內(nèi)的氣溫下降，因壓力減少的速度增加由高溫側(cè)的熱交換器10吸收的熱量QH增加。
由于排出器3的又一次移動(第四過程)，高溫室4內(nèi)的氣體被排入到中溫室5內(nèi)，壓力就按實線所示那樣減少，以由低溫側(cè)熱交換器14吸收熱量QC。由該熱交換器14冷卻的介質(zhì)可用作冷卻過程的熱源。
如上所述，要使得低溫室7內(nèi)的排氣量大于中溫室8內(nèi)的排氣量。這種結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)加熱能力和軸向輸出的改善。
圖13，類似于圖4，表示了因輔助缸19增加一個增加量以不等式處于(VC+△V/VC＞1的范圍時的熱泵的性能，其中，VC是低溫室7內(nèi)的排氣量，△V是輔助缸19產(chǎn)生的增加量，可以實現(xiàn)加熱能力和軸向輸出W的改進。此外，冷卻能力也可以作某一程度的改進。
圖14表示了一種改型，其中有一活塞18的輔助缸19設在低溫側(cè)的中溫室8上，以這樣的改型來減少中溫室8內(nèi)的排氣量，使得低溫室7內(nèi)的排氣量大于中溫室8內(nèi)的排氣量。在該改型中，工作空間內(nèi)的壓力因排出器6的移動(第一過程)而按實線所示那樣增加，由中溫側(cè)熱交換器12散出的熱量QMH增加。由于使用由該熱交換器12加熱的介質(zhì)和由其它熱交換器16加熱的介質(zhì)作為加熱過程的熱源，從而就可獲得高加熱能力。
此外，因排出器6的移動(第三過程)，壓力就按實線所示的那樣下降，而由高溫側(cè)的熱交換器10吸收的熱量QH增加。上述加熱循環(huán)的結(jié)果，使得能夠增加輸向輸出。
圖15，類似于圖13，表示了熱機的性能，并且表示了，以-(VMC+△V)/VMC＜1的不等式來考慮，可以增加加熱能力并通過增加由輔助缸19產(chǎn)生的增加量△V而能獲得高軸向輸出W。(上述不等式中的VMe代表低溫側(cè)的中溫室8的排氣量)。
圖16表示了本發(fā)明第二實施例的特定結(jié)構(gòu)，相同的標記代表與圖7中的那些相同的部件和部分。在這些結(jié)構(gòu)中，在低溫側(cè)的汽缸2內(nèi)的中溫室8和曲軸室32之間設有輔助缸19和帶有共用的活塞桿26的輔助活塞18。在圖16的實施例中，輔助活塞18也用作十字頭導軌?；钊?8周圍形成的輔助工作室20用于增加低溫室7內(nèi)的變化量，室20的相位與低溫室7的相同。低溫室7通過通道33與輔助室20相通。從在前的描述中，可以理解其它的結(jié)構(gòu)性的和運行特性。
在圖17所示的另一改型中，輔助缸19和其活塞獨立于高溫側(cè)汽缸1和低溫側(cè)汽缸2設置。所確定的相位差應使得低溫室7的變化量能夠增加。從在前的描述可以理解結(jié)構(gòu)方面和運行方面的特征。
在圖18所示的另外的改型中，應使得汽缸2內(nèi)的低溫室部分和排出器大于中溫部分，以便使低溫室7內(nèi)的容量大于中溫部分8的容量。在這種結(jié)構(gòu)中，除了活塞密封圈23以外，還需要在低溫室7的另部分內(nèi)的活塞上設置一個活塞密封圈23a，和一個位于密封圈23和23a之間的空間，該空間與曲軸室32或者與熱機的外部相通。這不僅可以增加高溫室7內(nèi)的容量變化，而且也可以減少低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)的容量變化。
根據(jù)參考圖10到18說明的本發(fā)明的第二實施例，應使得與低溫熱源的溫度相同的低溫室內(nèi)的排氣量大于與中溫熱源相同溫度的中溫室內(nèi)的排氣量。此外，在從高溫熱源吸收熱量的吸熱過程中的氣壓下降梯度變得更大，這樣，就增加了吸熱量。同時，在把熱量散發(fā)到中溫熱源的散熱過程中的氣壓增加梯度變得更大，因為增加了把熱量散發(fā)到中溫熱源的散熱過程，從而增加了散熱量，因此可以提高熱機的房間加熱能力。
第三個實施例圖19表示了本發(fā)明第三個實施例的熱機的一般的結(jié)構(gòu)。此處省略了與圖10所示的實施例的部件相同的部件的詳細描述。
在圖19的實施例中，高溫室4的排氣量大于高溫側(cè)的中溫室5的排氣量。圖19示出了在高溫室4上增加了一個附加容量。明顯地，附加容量的變化相位與高溫室4的容量變化相位是否一致并不重要。如果需要，可加一個增加附加容量的合適機構(gòu)。
在本例中，要確定運行循環(huán)中高溫室4和中溫室5、8的排氣量。低溫側(cè)排出器和高溫側(cè)的排出器之間的相位并不限于90°而是可以改變的，汽缸1和2的內(nèi)徑彼此間可以不同。
在圖20所示的改型結(jié)構(gòu)中，帶活塞18的輔助缸19設在高溫室4上，該輔助缸作為一個為高溫室4增加附加容量的機構(gòu)，以便使高溫室4的排氣量大于高溫側(cè)的中溫室5的排氣量。輔助缸19的位置以及附加量的大小和相位可改變。
圖21表示了圖20所示的排出器3、6和活塞18的運行過程，以及工作空間內(nèi)的壓力的總的變化情況。如圖所示，由于低溫側(cè)排出器6的移動(第一過程)，就把低溫室內(nèi)的氣體排入到低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)，因此，工作空間內(nèi)壓力按實線所示那樣增加。
此時，活塞18位于圖21右側(cè)端位置，輔助缸的容量為0。從而，高溫側(cè)的中溫室5內(nèi)的氣溫上升，產(chǎn)生一個相對于熱源的溫差，因此，由高溫度部分的中溫側(cè)熱交換12散出熱量QMH。
由于高溫側(cè)的排出器3的進一步移動(第二過程)，中溫室5內(nèi)的氣體就會排入到高溫室4內(nèi)，壓力就按實線所示那樣上升。
在圖21中，虛線表示了無如上述的汽缸19那樣的輔助缸的傳統(tǒng)熱氣機內(nèi)的壓力，圖21中的實線的增長幅度小于虛線增長幅度的原因是活塞18位于左側(cè)位置，以致于高溫室5內(nèi)的排氣量因輔助缸19的容量而增加。從而，減少了中溫側(cè)熱交換器散發(fā)的熱量QMC。
可以把由該散出的熱加熱的介質(zhì)和由中溫側(cè)熱交換器12加熱的介質(zhì)用作為室內(nèi)加熱過程的熱源。
由低溫側(cè)排出器6的進一步移動(第三過程)，氣體被從中溫室8內(nèi)排放到了低溫室7內(nèi)，因此，工作空間的壓力按實線所示那樣下降。
實線所示的壓力低虛線所示的壓力的原因是活塞18仍保持左側(cè)端，高溫室的排氣量因輔助缸19的容量而增加。此時，由高溫側(cè)熱交換器10吸收熱量QH。
由于排出器3的進一步移動(第四過程)，高溫室4內(nèi)的氣體被排放到中溫室5內(nèi)，因此，壓力按實線所示那樣下降。
由實線所示的壓力下降的下降幅度比虛線所示的下降幅度平緩的原因是活塞移動到了右側(cè)位置，而輔助缸19的排氣量是零。此時，低溫室7內(nèi)的氣溫下降，由低溫側(cè)熱交換器吸收的熱量QC因壓力減小量的下降而下降。由于該熱吸收而冷卻的介質(zhì)可用作為室內(nèi)冷卻過程的熱源。
綜上所述，因高溫部分排氣量的不同不會對高溫部分的熱交換量產(chǎn)生較大的變化，而在低量部分的熱交換量被減少。然而，在高溫部分產(chǎn)生了作功量，即，軸向輸出。
圖22表示了熱機的性能。由于高溫室4內(nèi)的排氣量比中溫室5的排氣量增加了一個附加量△V，因此，從圖22中發(fā)現(xiàn)，在由(VH+△V)NH＞1表示的范圍內(nèi)軸向輸出功不斷增加。
圖23表示了一種改型，其中帶有活塞18的輔助缸19設在中溫室5上，因此，減少了中溫室5的排氣量，以便于把高溫室4的排氣量調(diào)節(jié)到大于中溫室5的排氣量。在此情況下，在工作空間的壓力因排出器3的移動(第二過程)而按實線所示的那樣增加，以致于由中溫側(cè)的熱交換器散出的熱量QMC被減少。由于排出器3的進一步移動(第四過程)，壓力以實線所示那樣平緩地減少，從而使得由低溫側(cè)熱交換器吸收的熱量QC減少。然而，由于高溫部分排氣量的不同，就產(chǎn)生了一個作為高溫部分的作功量的軸向輸出。
如圖24所示，類似圖22，在(VMH+△V)/VMH＜1的范圍內(nèi)軸向輸出M增加，其中VMH代表高溫側(cè)的中溫部分的排氣量。
圖25表示了一個圖19-24所示的第三實施例的特定結(jié)構(gòu)。參考與圖16部件和元件相類似部件，為簡化起見省略了詳細描述。
圖25的結(jié)構(gòu)中，輔助缸19和有一共用活塞桿25的活塞18設在高溫側(cè)汽缸1的正下方。為了增加高溫室4的容量變化，就使用在活塞18上方形成的且與室4相位相同的輔助工作室20。應合適地確定活塞18和汽缸19的直徑，并通過通道33使高溫室4與輔助工作室20相通。
圖26表示了一種改型，其中，輔助缸19和其活塞18設在獨立于汽缸1和2的地方。在此結(jié)構(gòu)，應該這樣來確定活塞的相位差使得高溫室4增加一個附加容量。
在表示了另一改型的圖27中，應該把高溫室4和汽缸1的一部分做大些，使得高溫室4的容量大于中溫室5的容量。在此結(jié)構(gòu)中，除了有一個密封圈22以外，還設有活塞封圈22a，而這些密封圈22、22a之間的空間或與曲軸箱32聯(lián)通，或與大氣相通。進一步地，不僅可以增加高溫室4的容量變化，而且還可以減少高溫室4的容量變化。(此處似乎與34頁相類似)上述的本發(fā)明的第三個實施例，高溫室的排氣量大于中溫室的排氣量，其中，中溫室溫度與中溫熱源的溫度相同，因此，增加了高溫部分的軸向輸出。
(第四個實施例)在圖28中，部分類似于圖19，低溫側(cè)的中溫室8的排氣量大于低溫室7的排氣量。盡管中溫室8增設了一個附加容量，不過可以使附加量的變化和中溫室8間的相位相互不同，為增加附加量，可以提供合適的機構(gòu)。
在本例中，應確定低溫室7和中溫室5的排氣量。
圖29是一種改型，其中，設置的輔助缸19和輔助活塞18目的是為了給低溫側(cè)的中溫室8提供附加的容量。其它的結(jié)構(gòu)性的和運行的特性從在前的描述就可理解，此處不再贅述。
上述的本發(fā)明的第四個實施例，輔助缸設在低溫側(cè)的中溫室8上，不過也可以設在與低溫側(cè)的中溫室8相通的高溫側(cè)的中溫室5上。
圖30表示了排出器3、6和活塞的運行過程以及壓力變化。如圖所示，由于從低溫室7內(nèi)將氣體排放到低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)，壓力就按實線所示的那樣增加。
虛線表示了傳統(tǒng)熱機所獲得的壓力曲線，傳統(tǒng)熱機沒有如輔助缸19那樣的輔助缸，其中，實線所示的壓力低于虛線所示的壓力的原因是活塞18位于左端處，而低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)的排氣量因輔助缸的容量而增加。此時，中溫室5內(nèi)氣溫上升而產(chǎn)生一個相對于熱源的溫差，因此，由高溫部分的中溫側(cè)熱交換器12散出的熱量QMH。
由于高溫側(cè)排出器3的進一步移動(第二過程)，氣體從中溫室5排放到高溫室4內(nèi)，使得工作室內(nèi)的壓力增加。
由于活塞18位于左端處且低溫側(cè)的中溫室8的排氣量因輔助汽缸19容量而增加，壓力就按實線所示的那樣增加。此時，低溫側(cè)的中溫室8的氣溫上升而從低溫部分的中溫側(cè)的熱交換器16上散發(fā)出熱量QMC。熱量QMC和上述散熱量QMH用于室內(nèi)加熱過程。
由于排出器6的進一步移動，氣體從低溫側(cè)的中溫室8內(nèi)排放到低溫室7內(nèi)，致使壓力按實線所示的那樣下降。按實線下降的壓力下降幅度小于虛線幅度之原因是活塞從其左端處向右側(cè)移動，輔助缸19容量不斷變化一直到為零。此時，高溫室4內(nèi)的氣溫下降，由高溫側(cè)熱交換器10吸收的熱量QH相對于傳統(tǒng)熱機吸收的熱量下降。
由于高溫側(cè)的排出器3的進一步移動(第四過程)，氣體從高溫室4排放到中溫室5，致使壓力按實線所示所示的那樣下降。引起壓力按實線所示下降的原因是活塞18移到了左端處，這樣輔助缸19的容量為0。
此時，低溫室7內(nèi)的氣溫下降，由低溫側(cè)熱交換器14吸收熱量QC。把由該熱交換器14冷卻的介質(zhì)用作室內(nèi)冷卻過程的熱源。在運行期間，中溫室8的排氣量和高溫側(cè)的熱交換器10的吸熱量增加，對在低溫側(cè)熱交換器10的吸熱量保持恒定并無影響，并隨后，改善了性能系數(shù)。
圖31表示了根據(jù)本發(fā)明的排氣量增加而獲得的熱機性能。高溫側(cè)的熱交換器10的吸熱量和中溫側(cè)熱交換器12的散熱量相應減少，低溫側(cè)熱交換器14的吸熱量QC和中溫部分的中溫側(cè)的熱交換器16的散熱量QMC基本上保持恒定。因此，室房冷卻的性能系數(shù)COPC(QC/QH)和房間加熱的性能系數(shù)COPC[(QMH+QMC)/QH]在(VMC+△V)/VMC＜1的范圍內(nèi)增加，其中，VMC表示低溫側(cè)的中溫室8的排氣量，△V為輔助缸19的附加容量。
圖32表示了一種改型，其中輔助缸19設在低溫室7上，因此，減少了低溫7的排氣量從而使低溫側(cè)的中溫室8的排氣量大于低溫室7的排氣量。在此種情況下，由于低溫側(cè)的排出器的移動，工作空間內(nèi)壓力平緩地上升，使得中溫側(cè)熱交換器16的散熱量下降。由于排出器6的進一步移動(第三過程)，壓力按實線所示那樣下降，而由高溫側(cè)熱交換器14吸收的熱量下降。然而，由于吸熱量QC和散熱量QMC基本恒定，因此，可以改進室內(nèi)加熱/冷卻的性能系數(shù)。
圖33，類似于圖31，表示了熱機的性能，它表示了在(VC+△V)/VC＜1的范圍內(nèi)性能系數(shù)得到了改善，其中VC表示低溫室7的排氣量。
圖34表示了第四實施例的更特定的結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中，帶有輔助活塞18的輔助缸19設在汽缸2的中溫室8和曲軸箱32之間。使用輔助工作空間的目的在于增加低溫側(cè)的中溫室8的容量變化，輔助工作室20位于活塞18的下側(cè)處，且與低溫側(cè)的中溫室8的相位相同。這些部件18、19、26的直徑應有選擇地預以確定，并使活塞18上部的空間或與曲軸室32相通或與熱機外的大氣相通。
在圖35中，表示了另一種結(jié)構(gòu)，輔助缸19和輔助活塞設在獨立于汽缸1和2的地方。為增加低溫側(cè)的中溫室8的容量變化而確定活塞相位差。
圖36表示了另外一種結(jié)構(gòu)，其中中溫室8的容量大于低溫室7的容量。在這種結(jié)構(gòu)中需要附加的密封圈23a，在兩個活塞密封圈23、23a之間的空間或與曲軸室32或與大氣相通。在這種結(jié)構(gòu)中，不僅可以增加低溫側(cè)的中溫室8的容量變化，而且也可以減少低溫室7的容量變化。
在參考圖28到36描述的第四實施例中，要使得中溫室內(nèi)的排氣量大于低溫室內(nèi)的排氣量，其中低溫室與低溫側(cè)熱源的溫度相同。因此，從高溫熱源吸熱的吸熱過程中的氣壓減少量被降低并因此降低了吸熱量，中溫側(cè)的熱交換器的散熱過程中的氣壓上升幅度下降。另一方面，由于從低溫熱源吸收的熱量和排放到中溫熱源的散熱量基本上保持恒定，而中溫室內(nèi)的排氣量增加，所以能夠改善室內(nèi)加熱和冷卻的性能系數(shù)。
(第五個實施例)參考圖37A和37B，高溫側(cè)汽缸1和低溫側(cè)汽缸2分別有排出器3和6，并設有高溫室4和高溫側(cè)的中溫室5(原文為7)和低溫7以及低溫側(cè)的中溫室8。排出器通過十字導軌34、35和連桿36、37與共同的曲軸機構(gòu)38相聯(lián)結(jié)。排出器3和6的相位角調(diào)整為90°，但并不限于此。曲軸機構(gòu)38由電動機39驅(qū)動。
在曲軸機構(gòu)38的主軸40上設有偏心軸41，且使輔助活塞18與之相聯(lián)，致使偏心軸41的偏心量為行程的一半。輔助活塞18上設有聯(lián)桿42，導向環(huán)43和活塞環(huán)44?？梢愿鶕?jù)需要來確定輔助活塞18的相位。聯(lián)桿42的大端和用于大端的軸承45不需制成分離結(jié)構(gòu)，因此，在曲軸機構(gòu)38上只設置了單一聯(lián)結(jié)部分。圖37A、37B和38中，標記46和47是平衡重塊，48為曲軸銷。
圖39A和39B中，表示了一種改型，曲軸機構(gòu)38有曲軸銷48和49。輔助活塞18聯(lián)結(jié)到曲軸銷49上。輔助活塞18有一聯(lián)桿41，導向環(huán)43和活塞環(huán)44，其相位以所要求的方式確定。使聯(lián)桿41的大端和軸承45不需制成分離結(jié)構(gòu)。從而，曲軸機構(gòu)38具有兩個聯(lián)結(jié)部分。
圖40A和圖40B表示了本發(fā)明第五個實施例的進一步改型。在曲軸機構(gòu)的主軸40上有凸輪50，兩個排出器3、6聯(lián)到主軸40上。凸輪50使帶滾輪51的活塞桿52移動，凸輪50還使具有導向環(huán)43和活塞環(huán)44的輔助活塞移動。輔助活塞18的相位可按希望來確定。
在第五個實施例中，曲軸機構(gòu)38上設有如偏心軸41、附加曲軸銷49或凸輪50那樣的合適裝置，輔助活塞18通過帶滾輪的聯(lián)桿41或桿52與凸輪50相聯(lián)。因此，可以一預定的相位角來驅(qū)動輔助活塞18，并可適用于第一至第四實施例，致使高溫室的排氣量和高溫部分的中溫室的排氣量，或者要不然使低溫室的排氣量和低溫部分的中溫室的排氣量可變。從而，能力、加熱效率和軸向輸出等等可如需要的那樣進行改進。
根據(jù)本發(fā)明，改變高溫室的排氣量和高溫部分的中溫室的排氣量，或以另一種的方式，改變低溫室的排氣量和低溫部分的中溫室的排氣量，以便根據(jù)熱機的應用狀態(tài)，來改進如能力、熱工系數(shù)、軸向輸出之類的各種特性。
權(quán)利要求
1.一種熱機包括一其內(nèi)封閉有工作氣體的汽缸，一高溫側(cè)的排出器和低溫側(cè)的排出器，兩排出器把所述的汽缸隔成高溫室、中溫室和低溫室，將所述高溫室和中溫室相聯(lián)通的第一氣體通道，設在第一氣體通道上的高溫側(cè)熱交換器，高溫側(cè)蓄熱器和第一中溫側(cè)熱交換器，將所述低溫室和所述中溫室相聯(lián)通的第二氣體通道，低溫側(cè)熱交換器，低溫側(cè)蓄熱器和第二中溫側(cè)熱交換器，它們均設在第二通道上，其特征在于調(diào)節(jié)中溫室的排氣量，使其排氣量大于高溫室的排氣量。
2.一種熱機包括-其內(nèi)封閉有工作氣體的氣缸，-高溫側(cè)的排出器和低溫側(cè)的排出器，兩排出器把所述的汽缸隔成高溫室、中溫室和低溫室，將所述高溫室和中溫室相聯(lián)通的第一氣體通道，設在第一氣體通道上的高溫側(cè)熱交換器，高溫側(cè)蓄熱器和第一中溫側(cè)熱交換器，將所述低溫室和所述中溫室相聯(lián)通的第二氣體通道，低溫側(cè)熱交換器，低溫側(cè)蓄熱器和第二中溫側(cè)熱交換器，它們均設在第二通道上，其特征在于設定低溫室的排氣量大于中溫室的排氣量。
3.一種熱機包括-其內(nèi)封閉有工作氣體的汽缸，-高溫側(cè)的排出器和低溫側(cè)的排出器，兩排出器把所述的汽缸隔成高溫室、中溫室和低溫室，將所述高溫室和中溫室相聯(lián)通的第一氣體通道，設在第一氣體通道上的高溫側(cè)熱交換器，高溫側(cè)蓄熱器和第一中溫側(cè)熱交換器，將所述低溫室和所述中溫室相聯(lián)通的第二氣體通道，低溫側(cè)熱交換器，低溫側(cè)蓄熱器和第二中溫側(cè)熱交換器，它們均設在第二通道上，其特征在于設定高溫室的排氣量大于中溫室的排氣量。
4.一種熱機包括-其內(nèi)封閉有工作氣體的汽缸，-高溫側(cè)的排出器和低溫側(cè)的排出器，兩排出器把所述的汽缸隔成高溫室、中溫室和低溫室，將所述高溫室和中溫室相聯(lián)通的第一氣體通道，設在第一氣體通道上的高溫側(cè)熱交換器，高溫側(cè)蓄熱器和第一中溫側(cè)熱交換器，將所述低溫室和所述中溫室相聯(lián)通的第二氣體通道，低溫側(cè)熱交換器，低溫側(cè)蓄熱器和第二中溫側(cè)熱交換器，它們均設在第二通道上，其特征在于設定中溫室的排氣量大于低溫室排氣量。
5.一種熱機包括-其內(nèi)封閉有工作氣體的汽缸，-高溫側(cè)的排出器和低溫側(cè)的排出器，兩排出器把所述的汽缸隔成高溫室、中溫室和低溫室，將所述高溫室和中溫室相聯(lián)通的第一氣體通道，設在第一氣體通道上的高溫側(cè)熱交換器，高溫側(cè)蓄熱器和第一中溫側(cè)熱交換器，將所述低溫室和所述中溫室相聯(lián)通的第二氣體通道，低溫側(cè)熱交換器，低溫側(cè)蓄熱器和第二中溫側(cè)熱交換器，它們均設在第二通道上，通常用以驅(qū)動高溫側(cè)排氣器和低溫側(cè)排氣器的曲軸機構(gòu)，與中溫室相聯(lián)通的輔助缸，位于所述輔助缸內(nèi)的與曲軸相耦合的輔助活塞。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的熱機，其特征在于曲軸機構(gòu)有一根主軸和在主軸上的偏心軸，輔助活塞與偏心軸聯(lián)接。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的熱機，其特征在于曲軸機構(gòu)與高溫側(cè)和低溫側(cè)排出器相聯(lián)接的第一曲軸銷和與輔助活塞聯(lián)接的第二銷。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的熱機，其特征在于曲軸機構(gòu)有一根主軸和位于主軸上的凸輪，輔助活塞有一根帶滾輪的桿且通過所述的凸輪和帶滾輪的桿與曲軸機構(gòu)相耦合。
全文摘要
改變熱機的高溫室和高溫部分的中溫室的排氣量，或者另外的方式，改變低溫室和低溫部分的中溫室的排氣量。
文檔編號F25B9/14GK1075776SQ9211481
公開日1993年9月1日 申請日期1992年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1991年12月9日
發(fā)明者關谷弘志, 大竹雅久, 松榮準治, 上遠野良一, 石原壽和, 岡本泉, 黑澤美曉, 石野光彥 申請人:三洋電機株式會社