JP3574569B2

JP3574569B2 - スターリングエンジン

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Publication number: JP3574569B2
Application number: JP21206898A
Authority: JP
Inventors: 和彦上田; 哲之岡野
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1998-07-28
Filing date: 1998-07-28
Publication date: 2004-10-06
Anticipated expiration: 2018-07-28
Also published as: JP2000046431A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、低温の発生に用いられるスターリングエンジンに関し、特に、ガスベアリングを用いたピストン支持機構に関する。
【０００２】
【従来の技術】
冷熱の発生を目的としたフリーピストン型スターリングエンジンは、熱サイクル的には逆スターリングサイクルエンジンとも呼ばれている。
【０００３】
図８は従来のスターリングエンジンの一構成例を示す断面構成図である。
図８において、ピストン１とディスプレーサ２はシリンダー３の内周壁面３−ａを往復摺動可能に配されている。このシリンダー３は密閉された圧力容器４に固定されている。
【０００４】
ピストン１及びディスプレーサ２は同軸上に構成されており、ディスプレーサ２に形成されたロッド２−ａはシリンダー３の中心部に設けた摺動穴１−ａを貫通し、ピストン１とディスプレーサ２はシリンダー３の内周摺動面３−ａを滑らかに摺動可能である。
【０００５】
また、ピストン１はピストン支持バネ５によって圧力容器４に対して弾性支持され、ディスプレーサ２はディスプレーサ支持バネ６によって圧力容器４に対して弾性支持されている。
【０００６】
圧力容器４とシリンダー３により形成される空間はピストン１によって２つの空間に分割される。一つはピストン１のディスプレーサ２側である作動空間７であり、もう一つはピストン１のディスプレーサ２側と反対側である背面空間８である。
【０００７】
作動空間７はディスプレーサ２でさらに２つの空間に分割されており、一つはピストン１とディスプレーサ２とに挟まれた圧縮空間７−ａであり、もう一つはシリンダー３の先端部の膨張空間７−ｂである。この２つの空間は再生器９を介して連結され、再生器９は一般にメッシュ形状の銅材などにより形成されている。また、背面空間８はシリンダー３のピストン１が挿入された側を取囲むように形成されている。
【０００８】
作動空間７と背面空間８には高圧のヘリウムガス等の作動媒体が充填されている。ピストン１は背面空間８に収められたリニアモータ等のピストン駆動体（図示せず）により所定周期で往復動される。これにより作動媒体は作動空間７内で圧縮、膨張される。ディスプレーサ２は、作動空間内で圧縮、膨張される作動媒体の圧力変化により直線的に往復動される。この時、ピストン１とディスプレーサ２は、一般に約９０度の位相差をもって同一周期にて往復動するようディスプレーサ支持バネ６のバネ定数等は設定されている。膨張空間７−ｂで作動媒体を膨張させることにより、シリンダー３の先端のコールドヘッド１０に冷熱を発生させるが、本構成のエンジンを用いた逆スターリング熱サイクルに関しては一般によく知られているのでここでは割愛する。
【０００９】
ピストン１内部には加圧室１１が形成されている。図示しないピストン駆動体により所定周期で往復動されるピストン１により作動空間７内で圧縮された作動媒体の一部は、加圧室１１と作動空間７との連絡流路部１２に設けられた逆止弁１３を通って加圧室１１内に一時的に蓄えられる。逆止弁１３はピストン１の動きにより作動空間７内の作動媒体圧力が下がったときに、加圧室１１内の作動媒体が作動空間７内へ逆流するのを防ぐために設けられている。
【００１０】
ピストン１に固定されたオリフィス１４には加圧室１１とピストン１、シリンダー３間のクリアランス部１５とを結ぶ小径孔１４−ａが設けられており、加圧室１１内の作動媒体の流出量を絞ってクリアランス部１５に噴出させ、クリアランス部１５に作動媒体の気体膜を形成する。
【００１１】
このように構成されるガスベアリンク機構により、ピストン１はシリンダー内周摺動面３−ａを非接触状態で摺動可能となるのに加え、圧縮空間７−ａと背面空間８との間の作動媒体の流れを遮断するシール手段を兼ねる。一方、ディスプレーサ２に関しても前記ピストン１と同様のガスベアリング機構を用いることにより、シリンダー内周摺動面３−ａを非接触状態で摺動可能となる。
【００１２】
ところで、本構成のスターリングエンジンでは、ピストン１はある定まった一定周期で図示しないピストン駆動体により往復動される。これは、ピストン１、ディスプレーサ２の運動はバネの共振現象を利用しているためである。ピストン１に関しては主にピストン支持バネ５と作動空間７内の作動媒体のバネ効果による共振であり、ディスプレーサ２に関しては主にディスプレーサ支持バネ６による共振である。したがって、ピストン１を往復動させる際、ピストン１のバネ系を考慮した駆動周波数に設定する必要があるのと同時に、ディスプレーサ２のバネ系はこのピストン駆動周波数に合わせて設定される必要がある。したがって、ピストン１、ディスプレーサ２は常に一定の周波数にて駆動されている。
【００１３】
冷熱発生を目的とした本構成のスターリングエンジンを各種装置の冷却器として用いる場合、冷却される領域の温度をある一定温度に保持するためにはこのスターリングエンジンの出力を制御する必要がある。冷却領域の温度を急速に低下させたい場合は、出力を大きくする必要があり、冷却領域の温度を一定に保持する場合には低出力でも可能である。
【００１４】
上述のように、ピストン１、ディスプレーサ２の駆動周波数は常に一定であり、この条件下で出力を変動させるためにはピストン１の振幅を変えてやる必要がある。大きな出力を得るためには大きなピストン振幅が必要であり、小さな出力を得るためには小さなピストン振幅を必要とする。ピストン振幅が大きな場合、作動空間内の作動媒体の圧力変動も大きくなり、加圧室１１へも高圧の作動媒体が蓄えられる。逆にピストン振幅が小さな場合、作動空間内の作動媒体の圧力変動も小さくなり、加圧室１１へは低圧の作動媒体が蓄えられる。
【００１５】
図９にピストン１の振幅大きさと加圧室１１内作動媒体圧力の大きさとの関係の一例を示す。
【００１６】
スターリングエンジンに求められる出力範囲に対応したピストンの振幅の大きさをＸｐｍｉｎ〜Ｘｐｍａｘとすると、加圧室内の圧力はＰｍｉｎ〜Ｐｍａｘの範囲で変化する。
【００１７】
ガスベアリングによる支持構造の場合、加圧室１１内の作動媒体の圧力が高いほど支持力も大きくなる。ところが、ただ単にこの支持力が大きくなるようなガスベアリング支持構造の設計を行った場合、一般にニューマティックハンマと呼ばれる自励振動により、ピストン等の可動軸が大きな振動音を発して激しく振動する現象を起こす場合がある。このガスベアリングの不安定現象に関しては、例えば「気体軸受 −設計から製作まで− 第４章十合晋一著共立出版」に詳細に記述されている。この中では、ピストン１とシリンダー３とのクリアランス部１５の大きさや、オリフィス小径孔１４−ａの大きさ、長さ等のガスベアリング各部の形状が設計された場合、ガスベアリングが上記自励振動を起こさずに安定して動作するためには、加圧室１１内作動媒体圧力がある許容圧力を超えないことが必要であることが分かる。
【００１８】
図１０にあるガスベアリング設計条件下で加圧室圧力の大きさを変えた際、上記自励振動を起こさず安定にガスベアリング支持構造が動作可能か、あるいは上記自励振動を起こして不安定な動作を起こしてしまうかの安定・不安定判別結果の一例を示す。
【００１９】
加圧室圧力が境界値Ｐｂより小さい場合には自励振動に関しては安定であり、加圧室圧力が境界値Ｐｂを超える場合には自励振動を発生し不安定な動作を起こしてしまうことになる。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、加圧室内の作動媒体圧力はＰｍｉｎ〜Ｐｍａｘの範囲で変化する。したがって、上記自励振動の安定・不安定判別を考えた際、加圧室圧力の最大値Ｐｍａｘの大きさが上記境界値Ｐｂの値を超えない場合には問題がないが、仮にＰｍａｘ＞Ｐｂとなる場合には自励振動が発生する不安定領域となり、ガスベアリングの安定動作に関して重大な問題を生ずることがあった。
【００２１】
本発明は上記課題を解決するためになされたもであって、大きな冷却出力を得るようエンジンを運転した際にも、安定したピストンの摺動を可能とする信頼性の高いスターリングエンジンを提供することを目的とする。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであって、請求項１記載の発明は、シリンダと、前記シリンダ内を往復運動するピストンと、前記ピストンのシリンダ内の往復運動に伴って、作動空間内で圧縮、膨張を繰返す作動媒体の働きにより駆動されるディスプレーサと、前記ピストン内部に形成され、作動空間内で圧縮された作動媒体を一時的に蓄える加圧室と、前記加圧室内の作動媒体を前記ピストンと前記シリンダーとのクリアランス部に噴出するオリフィスとを具備するスターリングエンジンであって、前記加圧室の圧力が特定圧力を超えないように、前記加圧室の圧力を制御する圧力制御手段を設けたことを特徴とするスターリングエンジンである。
【００２３】
また、請求項２記載の発明は、前記請求項１記載のスターリングエンジンにおいて、前記圧力制御手段は、加圧室と作動空間とを結ぶ連結流路をオリフィス構造とすることを特徴とするスターリングエンジンである。
【００２４】
また、請求項３記載の発明は、前記請求項２記載のスターリングエンジンにおいて、前記オリフィス構造は、薄板状の逆止弁と、当該逆止弁の当り部材とによって構成されることを特徴とするスターリングエンジンである。
【００２５】
また、請求項４記載の発明は、前記請求項２記載のスターリングエンジンにおいて、前記オリフィス構造は、非線形バネを有する構成であることを特徴とするスターリングエンジンである。
【００２６】
また、請求項５記載の発明は、前記請求項１記載のスターリングエンジンにおいて、前記圧力制御手段は、前記加圧室内の作動媒体圧力がある所定の圧力を超えた際に開放される弁から構成されることを特徴とするスターリングエンジンである。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図をもとに本発明について詳細に説明する。なお、これによって本発明は限定されるものではない。
【００２８】
［実施例１］
図１は加圧室の圧力を制御する圧力制御手段の動作を示すフローチャート図である。
【００２９】
一定周期で駆動されるピストンがディスプレーサ側に変位すると、圧縮空間の作動媒体が圧縮され圧縮空間内圧力が上昇する（ステップＳ１）。加圧室内に設けられた圧力検知手段により加圧室内の圧力Ｐｃはモニターされ（ステップＳ２）、圧縮空間内圧力Ｐａが加圧室内圧力Ｐｃより高くなると（ステップＳ３）、圧縮空間と加圧室を結ぶ流路に設けられた逆止弁が開き（ステップＳ４）、加圧室内に作動媒体が流入する。この時、ガスベアリングの安定・不安定動作の境界である加圧室圧力Ｐｂを超えないような加圧室内基準圧力として、安定境界値Ｐｂ１が予め設定されている。加圧室内圧力Ｐｃは安定境界値Ｐｂ１と比較され（ステップＳ５）、ガスベアリングの安定動作条件であるＰｃ＜Ｐｂ１（Ｎｏ）の場合は、加圧室の圧力が圧縮空間の圧力Ｐａと等しくなる条件Ｐｃ＝Ｐａまで逆止弁が開かれる（ステップＳ６）。一方、逆止弁が開かれて加圧室内の圧力が上昇し、ガスベアリングが安定に動作するための安定境界値Ｐｃ＝Ｐｂ１（Ｙｅｓ）となった場合は、圧力制御手段により逆止弁の開度が制限、あるいは閉鎖され、加圧室の圧力が境界値Ｐｂを超えないように制御される（ステップＳ７）。
【００３０】
加圧室に一時的に蓄えられた作動媒体は、ガスベアリングを動作させる媒体として加圧室外部へ流出するため加圧室内圧力は低下するが、ピストンは一定周期で往復動されており、ピストンによる作動媒体の圧縮も同じ周期にて引き起こされ、上述のフローを繰返すことになる。
【００３１】
なお、本フローチャートでは、加圧室の圧力が安定境界値Ｐｃ＝Ｐｂ１となった場合に、逆止弁の開度が制限、あるいは閉鎖され、加圧室の圧力が境界値Ｐｂを超えないように制御する構成としたが、圧縮空間から加圧室内へ流入する作動媒体を常に制御し、加圧室の圧力が境界値Ｐｂを超えないよう制御する構成とすることも可能である。
【００３２】
［実施例２］
図２は加圧室と作動空間とを結ぶ流路をオリフィス構造とし圧力制御手段を形成した一実施例のスターリングエンジン主要構造断面図である。
【００３３】
ピストン１内部には加圧室１１が形成されている。図示しないピストン駆動体により所定周期で往復動されたピストン１により作動空間内７で圧縮された作動媒体の一部は、加圧室１１と作動空間７との連絡流路部１６、逆止弁１７を通って加圧室１１内に一時的に蓄えられる。逆止弁１７はピストン１の動きにより作動空間７内の作動媒体圧力が下がったときに、加圧室１１内の作動媒体が作動空間７内へ逆流するのを防ぐために設けられている。
【００３４】
ピストン１に固定されたオリフィス１４には加圧室１１とピストン１、シリンダー３間のクリアランス部１５とを結ぶ小径孔１４−ａが設けられており、加圧室１１内の作動媒体の流出量を絞ってクリアランス部１５に噴出させ、クリアランス部１５に作動媒体の気体膜を形成する。このように構成されるガスベアリンク機構により、ピストン１はシリンダー内周摺動面３−ａを非接触状態で摺動可能となるのに加え、圧縮空間７−ａと背面空間８との間の作動媒体の流れを遮断するシール手段を兼ねる。
【００３５】
ところで、連絡流路部１６は、従来、作動媒体の流入時に大きな流路抵抗とならないような形状とされており、ガスベアリングを構成するオリフィス小径孔１４−ａに比較して遥かに大きい孔形状であった。それに対して、本実施例の連絡流路部は、圧力損失を生じるような孔径、長さが設定されたオリフィス小径孔形状に形成されている。
【００３６】
図３は加圧室１１部分を示す拡大断面図である。
ピストン１内部の加圧室１１と作動空間７を結ぶ連結流路は小径孔のオリフィス１６が形成されている。加圧室側のオリフィス端部には逆止弁１７が設けられている。逆止弁１７は薄い板バネで形成され、その一端は加圧室壁面１１−ａに固定されており、作動媒体の流れは作動空間７側から加圧室１１側への一方向のみ可能としている。圧力制御手段であるオリフィス１６は、作動媒体が流れる際に流路抵抗として働くため、加圧室１１に流入する作動媒体の圧力Ｐｃは作動空間７の作動媒体圧力Ｐａより低い値とすることができる。
【００３７】
したがって、スターリングエンジンに最大の冷却能力を出すよう運転する際に作動空間に発生する最大圧力Ｐｃｍａｘが、ガスベアリングが安定に動作する加圧室圧力安定境界値Ｐｂ１以下となるように圧力制御手段であるオリフィス形状を形成することにより、冷却能力の大きさに影響されず、常に安定たピストンの摺動を可能とする信頼性の高いスターリングエンジンを得ることができる。
【００３８】
［実施例３］
図４は圧力制御手段であるオリフィス構造を、薄板状の逆止弁１８と逆止弁１８の当り部材１９とにより形成した状態を示す図である。
【００３９】
なお、ここで示す圧力制御手段を成すオリフィス形状は、ある程度の長さを持つ小径孔にて形成したものではなく、薄板状の逆止弁１８の開口の大きさを制限することで小径孔のオリフィスを設けるのと同様の圧力損失効果を得るようにしたものである。
【００４０】
加圧室１１と作動空間７とを結ぶ連結流路２０の加圧室１１側には、薄板状の逆止弁１８が設けられ、その一端は加圧室壁面１１−ａに固定されており、作動媒体の流れは圧縮空間７−ａ側から加圧室１１側への一方向のみ可能としている。逆止弁当り部材１９は薄板状の逆止弁１８に近接して加圧室壁面１１−ｂに固定されている。
【００４１】
逆止弁当り部材１９がない場合、作動空間７内でピストンにより圧縮され高い圧力となった作動媒体は、連結流路２０を通って一気に加圧室１１内に流れ込み、加圧室内圧力は作動空間内圧力とほぼ同じ圧力に高められてしまう。
【００４２】
作動空間７の圧力が加圧室１１より高い場合、流入する作動媒体の圧力により薄板状の逆止弁１８は大きく変形し連結流路２０は十分に開放されるが、本実施例においては逆止弁当り部材１９を逆止弁１８に近接して設けており、逆止弁当り部材１９に薄板状の逆止弁１８の変形量は制限されよう構成している。
【００４３】
逆止弁当り部材１９を連結流路開口部２０−ａから離して設定した場合、薄板状の逆止弁１８は大きく変形し連結流路２０は十分に開放されるが、逆止弁当り部材１９を連結流路開口部２０−ａに近接させた場合、薄板状の逆止弁１８の変形は小さく連結流路２０の開放量を非常に小さくすることができる。
【００４４】
変形時の薄板状の逆止弁１８と連結流路開口部２０−ａとの間を微小隙間に設定した場合、連結流路に小径孔のオリフィスを設けて圧力損失効果を得るのと同様の効果を得ることができる。その結果、加圧室１１に流入する作動媒体の圧力は作動空間７の作動媒体圧力より低い値とすることができ、冷却能力の大きさに影響されず、常に安定たピストンの摺動を可能とする信頼性の高いスターリングエンジンを得ることができる。
【００４５】
［実施例４］
図５は加圧室１１と作動空間７とを結ぶ連絡流路部が非線形バネを含むオリフィス構造により形成された状態を示す図である。
【００４６】
加圧室内壁面１１−ｂにその一端が固定されたバネ支持材２１と薄板状の逆止弁１８との間には逆止弁当り部材としての非線形バネ２２が設けられており、そのバネ力により薄板状の逆止弁１８が連絡流路２０を閉じる方向に加圧している。この非線形バネ２２により薄板状の逆止弁１８の変形量が制限されるよう構成されている。
【００４７】
バネは一般に線形性を有し、変位量とその変位に有する力とは比例関係にある。一方非線形バネは変位量とその変位に有する変形力とは比例関係にはなく、例えば、変位を２倍とするのに必要とする変形力が４倍となるなどの特性を持つ。
【００４８】
本実施例の非線形バネ２２は、図６に示すような変位量の増加の割合より、その変位に要する変形力増加の割合が大きな特性を有しており、言い換えれば、小さな力を加えることにより変形は開始するが、さらに変形させようとするとより一層大きな力が必要となり変形し難い構造となっている。
【００４９】
このような非線形バネの製作方法は、例えば、コイルバネ巻線間隔を徐々に変えたり、あるいはまた、コイルバネのバネ線材径を徐々に変えたり、あるいはまた、長さの異なる板バネを積層構造にするなど種々の方法で可能である。
【００５０】
ピストン振幅が小さな場合、作動空間７内で圧縮される作動媒体の圧力はさほど上昇しない。作動空間７から加圧室１１へ連絡流路２０を通って流入する作動媒体の圧力により薄板状の逆止弁１８は変形されるが、前述のように逆止弁当り部材は小さな変形力でも変位できるバネであるため、作動媒体は作動空間７から加圧室１１に十分に流入し、加圧室１１内の作動媒体圧力は作動空間７内の圧力に近い値まで高められる。
【００５１】
一方、ピストン振幅が大きな場合、作動空間７内で圧縮される作動媒体の圧力は大きく上昇する。作動空間７から加圧室１１へ流入する作動媒体の大きな圧力により薄板状の逆止弁１８には大きな変形力が作用するが、上述のように逆止弁当り部材は大きな力を加えてもその変位量はさほど大きくならない非線形バネ２２にて形成されているため、作動媒体の加圧室１１への流入量が制限される。その結果、加圧室１１に流入する作動媒体の圧力は作動空間７の作動媒体圧力より低い値とすることができ、冷却能力の大きさに影響されず、常に安定たピストンの摺動を可能とする信頼性の高いスターリングエンジンを得ることができる。
【００５２】
［実施例５］
図７は加圧室１１内の作動媒体圧力がある所定の圧力を超えた際に開放される弁手段をピストン１に形成した状態を示す図である。
【００５３】
加圧室１１と作動空間７を結ぶ連結流路は小径孔を持つオリフィス１６にて形成され、加圧室側のオリフィス端部には逆止弁１７が設けられて第１の圧力制御手段が形成されている。
【００５４】
一方、第２の圧力制御手段として、加圧室壁面には加圧室１１と背面空間８とを結ぶ第２の連結流路２３が設けられ、背面空間側の連結流路端部には第２の逆止弁２４が設けられている。ここでの作動媒体の流れは加圧室１１側から背面空間８側への一方向のみ可能とされている。逆止弁２４は板バネで形成され、その一端はピストン端面１−ａに固定されており、板バネを予め変形させ所定の与圧力が与えられている。
【００５５】
今、第２の逆止弁２４に与える予圧力の大きさＦｐを、ガスベアリングが安定に動作する加圧室圧力安定境界値Ｐｂ１時に第２の逆止弁に作用する力の大きさＦｐｂ１と同じ値に設定したとする。エンジンが正常に運転されている場合、ピストンにより作動空間内で圧縮された作動媒体が加圧室に流入する際の加圧室内圧力は、前記第１の圧力制御手段によりガスベアリングが安定に動作する加圧室圧力安定境界値Ｐｂ１以下とされる。
【００５６】
ところが、何らかの異常が発生し、例えば、リニアモータ等のピストン駆動体（図示せず）への入力が大きくなった際、ピストン振幅が増大し作動空間内の作動媒体圧力も当初予定値よりも大きくなる事態が発生する。この時、加圧室１１内には加圧室圧力安定境界値Ｐｂ１超える作動媒体が流入し、その結果、ガスベアリングの自励振動を発生し、ピストンが激しく振動しエンジン内部が破損するなど重大な問題を引き起こす可能性がある。
【００５７】
本実施例では、第２の圧力制御手段として、加圧室壁面には加圧室１１と背面空間８とを結ぶ第２の連結流路２３を設け、背面空間側の連結流路端部には第２の逆止弁２４を設けた。このため、万一、加圧室内の作動媒体圧力Ｐｃが安定境界値Ｐｂと等しい圧力になった場合、加圧室１１内の作動媒体はこの逆止弁２４から背面空間８へ放出され、加圧室内の圧力Ｐｃが境界値Ｐｂを超えないように制御される。図７では、第２の逆止弁２４が開放された状態を示している。その結果、常に安定たピストンの摺動を可能とする信頼性の高いスターリングエンジンを得ることができる。
【００５８】
上述の実施例１〜５の説明では、ピストン部分ついて説明したが、ディスプレーサ部分に関しても同様の構成をとり安定したディスプレーサの摺動が可能となる。
【００５９】
【発明の効果】
本発明によれば、シリンダと、前記シリンダ内を往復運動するピストンと、前記ピストンのシリンダ内の往復運動に伴って、作動空間内で圧縮、膨張を繰返す作動媒体の働きにより駆動されるディスプレーサと、前記ピストン内部に形成され、作動空間内で圧縮された作動媒体を一時的に蓄える加圧室と、前記加圧室内の作動媒体を前記ピストンと前記シリンダーとのクリアランス部に噴出するオリフィスとを具備するスターリングエンジンであって、加圧室の圧力を制御する圧力制御手段を設けたことにより、自励振動が発生せず、安定したピストンの摺動を可能とする信頼性の高いスターリングエンジンを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施例１の圧力制御手段の動作を示すフローチャート図である。
【図２】実施例２のスターリングエンジン主要構造断面図である。
【図３】実施例２の圧力制御手段の構成を示す図である。
【図４】実施例３の圧力制御手段の構成を示す図である。
【図５】実施４の圧力制御手段の構成を示す図である。
【図６】非線形バネの特性を示す図である。
【図７】実施例５の圧力制御手段の構成を示す図である。
【図８】従来のスターリングエンジン主要構造断面図である。
【図９】ピストンの振幅大きさと加圧室内作動媒体圧力の大きさとの関係を示す図である。
【図１０】加圧室内圧力とガスベアリング安定動作判別との関係を示す図である。
【符号の説明】
１ピストン
２ディスプレーサ
３シリンダー
４圧力容器
５ピストン支持バネ
６ディスプレーサ支持バネ
７作動空間
８背面空間
９再生器
１０コールドヘッド
１１加圧室
１２、２０、２３連結流路
１３、１７、１８、２４逆止弁
１４、１６オリフィス
１９逆止弁当り部材
２２非線形バネ

Claims

シリンダと、前記シリンダ内を往復運動するピストンと、前記ピストンのシリンダ内の往復運動に伴って、作動空間内で圧縮、膨張を繰返す作動媒体の働きにより駆動されるディスプレーサと、前記ピストン内部に形成され、作動空間内で圧縮された作動媒体を一時的に蓄える加圧室と、前記加圧室内の作動媒体を前記ピストンと前記シリンダーとのクリアランス部に噴出するオリフィスとを具備するスターリングエンジンであって、
前記加圧室の圧力が特定圧力を超えないように、前記加圧室の圧力を制御する圧力制御手段を設けたことを特徴とするスターリングエンジン。
前記請求項１記載のスターリングエンジンにおいて、
前記圧力制御手段は、加圧室と作動空間とを結ぶ連結流路をオリフィス構造とすることを特徴とするスターリングエンジン。
前記請求項２記載のスターリングエンジンにおいて、
前記オリフィス構造は、薄板状の逆止弁と、当該逆止弁の当り部材とによって構成されることを特徴とするスターリングエンジン。
前記請求項２記載のスターリングエンジンにおいて、
前記オリフィス構造は、非線形バネを有する構成であることを特徴とするスターリングエンジン。
前記請求項１記載のスターリングエンジンにおいて、
前記圧力制御手段は、前記加圧室内の作動媒体圧力がある所定の圧力を超えた際に開放される弁から構成されることを特徴とするスターリングエンジン。