JP5754642B2 - フリーピストン型スターリングエンジン - Google Patents

Description

本発明は、フリーピストン型スターリングエンジンに関する。

特許第３７８６９５９号公報には、自由ピストンスターリングエンジンが記載されている。

特許第３７８６９５９号公報

上記自由ピストンスターリングエンジンは、シリンダを有するハウジング、出力ピストン、及びディスプレーサを備える。ハウジング内には、作動ガスが充填されている。ディスプレーサと出力ピストンとは、ハウジング内の上下に収容され、ディスプレーサから下方に延びるロッド部は、出力ピストンの中央に設けられた孔に貫通する。ディスプレーサは、孔を貫通するロッド部の一端側に接続される支持ばねによってハウジングの底部に往復運動が可能な態様で片持ち状に弾性支持されている。ハウジングと出力ピストンの上面は、ディスプレーサが往復運動する作動空間を区画する。ハウジングの上方には、作動空間内の作動ガスを加熱する高温端部（加熱部）が設けられ、また、ハウジングの下方には、作動ガスを冷却する冷却端部（冷却部）が設けられている。このような構成において、ディスプレーサが作動空間内を往復運動すると、作動空間内の作動ガスに温度変化が生じ、この温度変化によって生じる作動空間内の圧力変化に伴って出力ピストンが往復運動を行う。

しかし、上記自由ピストンスターリングエンジンを地面に対して垂直以外の角度で設置した場合、ディスプレーサはハウジングの下部にバネによって片持ち状に支持されているため、ディスプレーサ及びディスプレーサのロッド部が傾いて、ディスプレーサとハウジングとの間や、ディスプレーサのロッド部と出力ピストンの上記孔を区画する内周部との間に、過度な摩擦による抵抗が生じる可能性がある。この場合、ディスプレーサ及びパワーピストンの往復運動が安定せず、ひいては往復運動が停止してしまう。このため、自由ピストンスターリングエンジンの設置態様は、地面に対して垂直となるように制限されていた。

本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、設置態様が制限されないフリーピストン型スターリングエンジンを提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明のフリーピストン型スターリングエンジンは、ケースと、パワーピストンと、ディスプレーサと、連通孔と、ディスプレーサロッドと、第１の弾性支持部材と、第２の弾性支持部材と、を備える。

ケースには、作動ガスが充填される。パワーピストンは、ケース内を第１の空間と第２の空間に区画する。ディスプレーサは、第１の空間に配置される。連通孔は、パワーピストンに設けられ、第１の空間と第２の空間とを所定の軸に沿って連通する。ディスプレーサロッドは、ディスプレーサから所定の軸に沿って第２の空間へ延び、連通孔を貫通する。第１の弾性支持部材は、第１の空間に配置されディスプレーサ又はディスプレーサロッドの基端側の少なくとも一方をケースに弾性支持する。第２の弾性支持部材は、第２の空間に配置されディスプレーサロッドの先端側をケースに弾性支持する。

また、連通孔は、第１の空間の密閉状態と第２の空間の密閉状態とを維持したままディスプレーサロッドの移動を許容し、パワーピストンとディスプレーサとは、第１の空間内の作動ガスが冷却及び加熱されて膨張及び圧縮することによって、所定の位相差をもって、所定の軸に沿った往復運動をそれぞれ行い、第１の弾性支持部材及び第２の弾性支持部材の付勢力は、ディスプレーサ及びディスプレーサロッドの所定の軸に対する傾動を規制する。

上記構成では、第１の弾性支持部材は、第１の空間内の作動ガスが冷却及び加熱されて膨張及び圧縮するとパワーピストンと所定の位相差をもって所定の軸に沿った往復運動を行うディスプレーサ又はディスプレーサロッドの基端側の少なくとも一方を、ケースに弾性支持し、また、第２の弾性支持部材は、ディスプレーサロッドの先端側をケースに弾性支持し、第１の弾性支持部材及び第２の弾性支持部材の付勢力は、ディスプレーサ及びディスプレーサロッドの所定の軸に対する傾動を規制するので、ディスプレーサ及びパワーピストンは、エンジンの設置態様（設置姿勢）に係わらず安定した往復運動を行うことができる。このため、エンジンの設置態様が制限されない。

また、上記第１弾性支持部材は、ケースに固定的に支持される外周部と、ディスプレーサロッドの基端側を固定的に支持する内周部と、所定の軸に沿った作動ガスの通過を許容する通気孔と、を有する円板状の板ばねであってもよい。

上記構成では、第１弾性支持部材を第１の空間内に配置することによる第１の空間内の死容積（作動ガスが殆ど又は全く貫流しない容積）の増加を防止することができる。

本発明によれば、設置態様が制限されないフリーピストン型スターリングエンジンを提供することができる。

本発明の第１の実施形態におけるフリーピストン型スターリングエンジンの断面図である。 本発明の第１の実施形態の変形例におけるフリーピストン型スターリングエンジンの断面図である。 本発明の第２の実施形態における第１ディスプレーサ支持ばねの斜視図である。 本発明の第２の実施形態におけるフリーピストン型スターリングエンジンの断面図である。

以下、本発明の一実施形態について図面を参照して詳細に説明する。また、以下の説明において、上下とは、本発明に係わるフリーピストン型スターリングエンジンを図１に示すような様態で設置した場合の上下を意味する。

本発明のフリーピストン型スターリングエンジン１は、略円筒状のケース２と、パワーピストン３０と、ディスプレーサ４０と、ディスプレーサロッド４１と、第１ディスプレーサ支持ばね（第１の弾性支持部材）５０と、第２ディスプレーサ支持ばね（第２の弾性支持部材）６０と、パワーピストン支持ばね７０と、制御部（図示省略）と、を有する。

ケース２内には、作動流体、例えば、水素ガス、ヘリウムガス、窒素ガスなどの作動ガスが充填されている。ケース２の内側の上下方向の略中央部には、ケース２の中心軸Ｘに直交する方向の断面が円形状のパワーピストンシリンダ９が設置され、パワーピストンシリンダ９の上方には上記方向の断面が円形状でパワーピストンシリンダ９と比較して大径のディスプレーサシリンダ１０が設置されている。なお、同径のパワーピストンシリンダ９とディスプレーサシリンダ１０を設置してもよい。

パワーピストン３０は、略円柱状体であり、パワーピストンシリンダ９内に配置される。パワーピストン３０の下面の略中心部には、所定の軸に沿って下方に延びる棒状体のパワーピストンロッド３１が一体的に形成されている。パワーピストンロッド３１は、棒状体であり、所定の軸とは、例えばケース２の上下方向の中心軸Xである。パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１には、略中心部を貫通し、上下に延びる連通孔３２が形成されている。パワーピストンロッド３１の上下２箇所には、外周面に等間隔（例えば、外周の１／４の長さ毎）に配置され、円周方向の外側へ突出する４つの係合部３３が形成されている。係合部は突出方向の略中央部に上下方向に貫通する係合孔３３ａを有しており、係合孔３３ａには、一端がケース２の側壁の内側に固定されたコイルばねであるパワーピストン支持ばね７０の他端が係合する。パワーピストン３０は、パワーピストン支持ばね７０によって、パワーピストンロッド３１を介して、ケース２に弾性支持される。なお、係合部３３の設置数及び設置場所は、上記に限定されず、パワーピストン３０の質量などの諸条件に応じて設定される。

ケース２に弾性支持されたパワーピストン３０は、ケース２内を作動空間（第１の空間）８０とバウンス空間（第２の空間）９０に区画する。作動空間８０は、パワーピストン３０の上面によって区画され、ケース２内の上部に配置される。バウンス空間９０は、パワーピストン３０の下面によって区画され、ケース２内の下部に配置される。パワーピストン支持ばね７０は、バウンス空間９０でパワーピストン３０を弾性支持し、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１が停止位置（初期位置）から上下に移動したとき、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１を停止位置に復帰させる付勢力をパワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１に付与する。また、パワーピストン支持ばね７０は、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１のケース２の中心軸Ｘに対する傾動を規制する付勢力をパワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１に付与する。

パワーピストンロッド３１の先端（下端）は、図示しないリニアモータに接続されている。リニアモータが駆動すると、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１は、上下方向に往復運動を行い、パワーピストン３０は、パワーシリンダ内を摺動する。リニアモータは、図示しない制御部によって駆動を制御される。

パワーピストンロッド３１の略中央部には、図示しない環状の永久磁石と永久磁石の上下両側にポールピースが配置されている。永久磁石及びポールピースは、ケース２に設けられ永久磁石を包囲する発電コイル（図示省略）とリニア発電機を構成する。パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１が上下方向に往復運動を行うと、発電コイルに誘導起電力が生じる。リニア発電機は、図示しないバッテリーに接続され、バッテリーはリニア発電機で発生した電力を蓄電し、バッテリーに接続された各種機器、例えば上記リニアモータや制御部に電力を供給する。

ディスプレーサ４０は、略円柱状体であり、作動空間８０におけるディスプレーサシリンダ１０内に配置される。ディスプレーサ４０の下面の略中心部には、ケース２の中心軸Ｘに沿って下方に延び、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１の連通孔３２を貫通する棒状体のディスプレーサロッド４１が一体的に形成されている。ディスプレーサロッド４１の基端側には、外周面に等間隔（外周の１／４の長さ毎）に配置され、円周方向の外側へ突出する４つの基端側係合部４２が形成されている。基端側係合部４２は、突出方向の略中央部に上下方向に貫通する係合孔４２ａを有しており、係合孔４２ａには、作動空間８０内に配置され、一端がケース２の側壁の内側に固定されたコイルばねである第１ディスプレーサ支持ばね５０の他端が係合する。連通孔３２を貫通し、バウンス空間９０に延出したディスプレーサロッド４１の先端側には、環状の嵌合部４３が相対移動不能に嵌合されている。嵌合部４３の外周面には、等間隔（外周の１／４の長さ毎）に配置され、円周方向の外側へ突出する４つの先端側係合部４４が形成されている。先端側係合部４４は、突出方向の略中央部に上下方向に貫通する係合孔４４ａを有しており、係合孔４４ａには、バウンス空間９０に配置され、一端がケース２の側壁の内側に固定されたコイルばねである第２ディスプレーサ支持ばね６０の他端が係合する。第１ディスプレーサ支持ばね５０が作動空間８０でディスプレーサロッド４１の基端側を弾性支持し、第２ディスプレーサ支持ばね６０がバウンス空間９０でディスプレーサロッド４１の先端側を弾性支持することによって、ディスプレーサ４０は、ディスプレーサロッド４１を介して、ケース２に弾性支持される。第１ディスプレーサ支持ばね５０及び第２ディスプレーサ支持ばね６０は、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１が停止位置（初期位置）から上下に移動したとき、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１を停止位置に復帰させる付勢力をディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１に付与する。また、第１ディスプレーサ支持ばね５０及び第２ディスプレーサ支持ばね６０は、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１のケース２の中心軸Ｘに対する傾動を規制する付勢力をディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１に付与する。なお、基端側係合部４２及び先端側係合部４４の設置数及び設置場所は、上記に限定されず、ディスプレーサ４０の質量などの諸条件に応じて設定される。また、第１ディスプレーサ支持ばね５０、第２ディスプレーサ支持ばね６０及びパワーピストン支持ばね７０は、後述するように、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１とディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１とが所定の位相差、例えば位相差が９０度で往復運動を行うように、且つ、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１並びにディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１のケース２の中心軸Ｘに対する傾動が規制可能なように、それぞれのばね定数が設定されている。

ディスプレーサロッド４１の略中央部には、弾性部材、例えばゴムからなる複数の環状のシール部材４５が設けられている。シール部材４５は、連通孔３２を区画するパワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１の内周面に密着し、また、後述するようにディスプレーサロッド４１が往復運動するときはこの内周面を摺動することにより、作動空間８０とバウンス空間９０とを密閉し、作動空間８０とバウンス空間９０との間における作動ガスの流出及び流入を防止する。

ディスプレーサ４０は、作動空間８０を、膨張空間８１と収縮空間８２とに区画する。膨張空間８１は、ディスプレーサ４０の上面によって区画され、ディスプレーサ４０の上方、すなわち作動空間８０の上部に配置される。収縮空間８２は、ディスプレーサ４０の下面によって区画され、ディスプレーサ４０の下方、すなわち作動空間８０の下部に配置される。

ディスプレーサシリンダ１０には、膨張空間８１と収縮空間８２とを連通する流路１１が形成されている。流路１１には、ヒータ部１２と、再生部１３と、クーラ部１４と、が設けられている。ヒータ部１２は、膨張空間８１の近傍に配置され、膨張空間８１内の作動ガスを加熱する。クーラ部１４は、収縮空間８２の近傍に配置され、収縮空間８２内の作動ガスを冷却する。再生部１３は、ヒータ部１２とクーラ部１４との間に配置される。再生器部内には、図示しない蓄熱材が配設されている。該蓄熱材は、内部に連通する空隙を備え、作動流体が通過可能であり、かつ、蓄熱性を備える、例えば、ステンレス合金等の金属製の線材を編んだ金網状の部材を複数枚積層したものである。なお、蓄熱材は、ナイロン等の樹脂から成る繊維を編んだ樹脂マトリックスや、カーボン繊維、セラミック繊維、スチールウール等を編んだマトリックスであってもよい。作動ガスが蓄熱材を通過しながら再生器内を上から下へ、又は、下から上へ流通することによって、蓄熱材は、作動ガスと熱交換を行って蓄熱する。

また、ディスプレーサシリンダ１０には、ディスプレーサ４０を検知するディスプレーサセンサと温度センサとが設けられている。ディスプレーサセンサは、ディスプレーサ４０の上部に設けられ、停止位置から上方へ所定距離移動したディスプレーサ４０を検知する。ディスプレーサ４０を検知すると、ディスプレーサセンサは検知信号を出力する。温度センサは、所定時間ごとに作動空間８０内の作動ガスの温度を検知する。温度センサは、検知温度を示す温度情報を出力する。

制御部は、マイクロコンピュータによって構成され、制御プログラムに従って演算処理を実行する中央処理装置（ＣＰＵ）と、制御プログラム等を格納するリードオンリメモリ（ＲＯＭ）と、演算結果等を格納する読み書き可能なランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えている。制御部は、リニアモータの駆動、ヒータ部１２及びクーラ部１４の動作を制御する。制御部は、ディスプレーサセンサ及び温度センサに接続されており、ディスプレーサセンサから出力された検知信号及び温度センサから出力された温度情報を受信する。

次に、本実施形態のフリーピストン型スターリングエンジンの動作について説明する。

エンジン始動時、制御部は、ヒータ部１２を制御して、膨張空間８１内の作動ガスを加熱させる。次に、所定時間ごとに温度センサから受信する温度情報に基づき、膨張空間８１内の作動ガスの温度が所定温度に達したか否かを判定し、達した場合は、リニアモータの駆動を開始し、且つ、クーラ部１４を制御して収縮空間８２内の作動ガスの冷却を開始する。なお、ヒータ部１２による膨張空間８１の作動ガスの加熱は継続させる。

リニアモータが駆動され、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１がケース２の中心軸Ｘに沿って、上下に往復運動を開始すると、作動空間８０内に圧力変化が生じ、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１がケース２の中心軸Ｘに沿って、上下に往復運動を開始する。具体的には、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１が上方に移動すると、作動空間８０内の圧力が高まり、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１は下方へ移動する。それとは逆に、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１が下方に移動すると作動空間８０内の圧量が下がり、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１は上方へ移動する。

ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１が往復運動をすると、膨張空間８１と収縮空間８２の容積が変化する。膨張空間８１の容積が減少し、収縮空間８２の容積が増加すると、作動ガスは流路１１を経由して膨張空間８１から収縮空間８２へ移動する。それとは逆に、膨張空間８１の容積が増加し、収縮空間８２の容積が減少すると、作動ガスは流路１１を経由して収縮空間８２から膨張空間８１へ移動する。すなわち、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１の往復運動に伴って、膨張空間８１及び収縮空間８２の容積が周期的に増減する。

膨張空間８１の容積が減少し、容積が増大した収縮空間８２において、作動ガスがクーラ部１４によって冷却されると冷却された作動ガスは収縮するので、作動空間８０内の圧力が低減する。それとは逆に、収縮空間８２の容積が減少し、容積が増大した膨張空間８１において、作動ガスがヒータ部１２によって加熱されると加熱された作動ガスは膨張するので作動空間８０内の圧力が増加する。

作動空間８０内の圧力変動によって、パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１は、往復運動の運動量が増加するように加振される。

ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１の往復運動が繰り返されると、流路１１を流動する作動ガスの量及びディスプレーサ４０の往復運動におけるディスプレーサ４０の上下方向の移動距離が増加する。また、それに伴い作動ガスの圧力変動の変動量が増加し、圧力変動によるパワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１への加振量も増加する。

ディスプレーサセンサは、上下方向の移動距離が増加した状態のディスプレーサ４０を検知し、検知信号を出力する。検知信号を受信した制御部は、リニアモータの駆動を停止する。リニアモータの駆動が停止した後は、上記作動空間８０の作動ガスの圧力変動及び各支持ばね５０，６０，７０の付勢力によりパワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１とディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１とは、所定の位相差をもって往復運動を継続する。

パワーピストン３０及びパワーピストンロッド３１が往復運動を行うと、上記リニア発電機の発電コイルに誘導起電力が生じ、リニア発電機に接蔵されたバッテリーはリニア発電機で発生した電力を蓄電し、バッテリーに接続された各種機器に電力を供給する。

上記構成では、ディスプレーサ４０は、ディスプレーサロッド４１の基端側を弾性支持する第１ディスプレーサ支持ばね５０及びディスプレーサロッド４１の先端側を弾性支持する第２ディスプレーサ支持ばね６０によって、ケース２に両持ち状に弾性支持されているため、フリーピストン型スターリングエンジンがケース２の中心軸Ｘに対して傾斜して設置された場合、例えば、地面に平行に設置された場合であっても、ケース２の中心軸Ｘに対する傾動が規制されるので、ディスプレーサ４０及びディスプレーサロッド４１は安定して往復運動を行うことができる。

本実施形態では、第１ディスプレーサ支持ばね５０及び第２ディスプレーサ支持ばね６０によって、ディスプレーサロッド４１の基端側及び先端側を弾性支持することにより、ディスプレーサ４０がディスプレーサロッド４１を介してケース２に弾性支持される態様を説明したが、図２に示すように、ディスプレーサ４０の上面に設けられ、上方に突出する上側係合部４６と、ディスプレーサロッド４１の先端部（下端部）から下方に突出する下側係合部４７とを設け、作動空間８０内に配置され、一端がケース２の上部に固定され、他端が上側係合部４６に係合する第１ディスプレーサ支持ばね５０と、バウンス空間９０内に配置され、一端がケース２の底部に固定され、他端がディスプレーサロッド４１の下側係合部４７と係合する第２ディスプレーサ支持ばね６０と、によって、ディスプレーサ４０がケース２に弾性支持されてもよい。

次に、第２の実施形態について図３及び図４を参照して説明する。第２の実施形態では、パワーピストン支持ばね７０、第１ディスプレーサ支持ばね５０及び第２ディスプレーサ支持ばね６０を図３に示すような板ばねで構成する点が第１の実施形態とは異なる。以下の第２の実施形態において、第１の実施形態と共通する部分については、その説明を省略する。

本実施形態におけるパワーピストン支持ばね７０、第１ディスプレーサ支持ばね５０及び第２ディスプレーサ支持ばね６０は、いずれも円板状の板ばねであり、設置場所に応じて径は異なるが、形態は同一である。以下、第１ディスプレーサ支持ばね５０を例に、支持ばねの形態を説明する。

第１ディスプレーサ支持ばね５０は、図３に示すように、中央に上下方向に貫通する支持孔５５を有し、湾曲して形成された内周部５１と、ケース２に設けられたボルト孔（図示省略）に螺合するボルトが挿通するボルト孔５２が複数形成された外周部５３と、内周部５１を挟んで両側に形成され、上下方向に貫通する２つの通気孔５４と、を有する。

図４に示すように、外周部５３に形成されたボルト孔５２にボルトが挿通し、第１ディスプレーサ支持ばね５０がケース２に固定され、作動空間８０内に配置されると、内周部５１の支持孔５５には、ディスプレーサロッド４１が挿通され、内周部５１は、ディスプレーサ４０の基端側を相対移動不能に固定して弾性支持する。通気孔５４は、作動空間８０内の作動ガスの通過を許容する。なお、ディスプレーサシリンダ１１にボルト孔（図示省略）を設け、このボルト孔に外周部５３に形成されたボルト孔５２を挿通するボルトが螺合することによって、第１ディスプレーサ支持ばね５０をディスプレーサシリンダ１１に固定してもよい。

第２ディスプレーサ支持ばね６０は、バウンス空間９０に配置され、上述のように第１ディスプレーサ支持ばね５０と同様の形態で、第１ディスプレーサ支持ばね５０と比較して大径に形成されている。第２ディスプレーサ支持ばね６０の内周部６１の支持孔６５には、ディスプレーサロッド４１が挿通され、内周部６１は、ディスプレーサロッド４１の先端側を相対移動不能に固定して弾性支持する。作動空間８０に配置された第１ディスプレーサ支持ばね５０とバウンス空間９０に配置された第２ディスプレーサ支持ばね６０によって、ディスプレーサ４０はディスプレーサロッド４１を介してケース２に弾性支持される。

パワーピストン支持ばね７０は、上述のように第１ディスプレーサ支持ばね５０と同様の形態で、第２ディスプレーサ支持ばね６０と略同径に形成されている。パワーピストン支持ばね７０の内周部７１の支持孔７５には、パワーピストンロッド３１が挿通され、内周部７１はパワーピストンロッド３１を相対移動不能に固定して弾性支持する。なお、パワーピストン支持ばね７０及び第２ディスプレーサ支持ばね６０は、ケース２の内壁に設けられ、ケース２の内側に突出するブラケット（図示省略）が有するボルト孔（図示省略）に外周部７３，６３のボルト孔７２，６２を挿通するボルト（図示省略）が螺合することによってケース２に固定される。なお、本実施形態においては、第１実施形態における係合部３３、基端側係合部４２及び先端側係合部４４をパワーピストンロッド及びディスプレーサロッド４１の外周面に設けない。

本実施形態では、作動空間８０に配置された板ばねである第１ディスプレーサ支持ばね５０によって、ディスプレーサロッド４１の基端側が相対移動不能に固定的に支持されるので、第１ディスプレーサ支持ばね５０としてコイルばねを用いる場合と比較して、第１ディスプレーサ支持ばね５０を設けることによる作動空間８０内の死容積の増加を防止することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を適用した実施形態について説明したが、本実施形態による発明の開示の一部をなす論述及び図面により本発明は限定されることはない。

例えば、第２実施形態において、板ばねを複数枚重ねて積層したものを各支持ばね５０，６０，７０として用いてもよい。

また、コイルばねと板ばねを併用してもよい。例えば、第１ディスプレーサ支持ばね５０として板ばねを用い、他の支持ばね６０，７０としてコイルばねを用いてもよい。

また、第２実施形態において、各支持ばね５０，６０，７０の通気孔を、支持孔５５，６５，７５の周囲を旋回する螺旋状に形成してもよい。

すなわち、この実施形態に基づいて当業者等によりなされる他の実施形態、実施例及び運用技術等は全て本発明の範疇に含まれることは勿論であることを付け加えておく。

本発明は、フリーピストン型スターリングエンジンに広く適用可能である。

１：フリーピストン型スターリングエンジン
２：ケース
９：パワーピストンシリンダ
１０：ディスプレーサシリンダ
１１：流路
１２：ヒータ部
１３：再生部
１４：クーラ部
３０：パワーピストン
３１：パワーピストンロッド
３２：連通孔
３３：係合部
３３ａ：係合孔
４０：ディスプレーサ
４１：ディスプレーサロッド
４２：基端側係合部
４３：嵌合部
４４：先端側係合部
４５：シール部材
５０：第１ディスプレーサ支持ばね（第１の弾性支持部材）
６０：第２ディスプレーサ支持ばね（第２の弾性支持部材）
７０：パワーピストン支持ばね
８０：作動空間（第１の空間）
８１：膨張空間
８２：収縮空間
９０：バウンス空間（第２の空間）

Claims (2)

1. 作動ガスが充填されるケースと、
   前記ケース内を第１の空間と第２の空間に区画するパワーピストンと、
   前記第１の空間に配置されたディスプレーサと、
   前記パワーピストンに設けられ、前記第１の空間と前記第２の空間とを所定の軸に沿って連通する連通孔と、
   前記ディスプレーサから前記所定の軸に沿って前記第２の空間へ延び、前記連通孔を貫通するディスプレーサロッドと、
   前記第１の空間に配置され前記ディスプレーサ又は前記ディスプレーサロッドの基端側の少なくとも一方を前記ケースに弾性支持する第１の弾性支持部材と、
   前記第２の空間に配置され前記ディスプレーサロッドの先端側を前記ケースに弾性支持する第２の弾性支持部材と、を備え、
   前記連通孔は、前記第１の空間の密閉状態と前記第２の空間の密閉状態とを維持したまま前記ディスプレーサロッドの移動を許容し、
   前記パワーピストンと前記ディスプレーサとは、前記第１の空間内の作動ガスが冷却及び加熱されて膨張及び圧縮することによって、所定の位相差をもって、前記所定の軸に沿った往復運動をそれぞれ行い、
   前記第１の弾性支持部材及び第２の弾性支持部材の付勢力は、前記ディスプレーサ及び前記ディスプレーサロッドの前記所定の軸に対する傾動を規制する
   ことを特徴するフリーピストン型スターリングエンジン。
2. 請求項１に記載のフリーピストン型スターリングエンジンであって、
   前記第１弾性支持部材は、前記ケースに固定的に支持される外周部と、前記ディスプレーサロッドの基端側を固定的に支持する内周部と、前記所定の軸に沿った作動ガスの通過を許容する通気孔と、を有する円板状の板ばねである
   ことを特徴とするフリーピストン型スターリングエンジン。

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