JPH02185656A - ピストン機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （技術分野） 本発明は少なくとも１つのピストンを備え、前記ピスト
ンはガス充填シリンダ内を往復動できかつ前記シリンダ
を第一チャンバと第二チャンバに分割し、動作中、間隙
がピストン外壁とシリンダ内壁間に形成され、この間隙
は第一チャンバを第二チャンバに連通させると共にピス
トン移動方向を横切る環状横断面の寸法を異にして成る
ピストン機関に関する。

（背景技術） 上記形式の既知のピストン機関（１９８８年７月、英国
サラサンプトン、第１２回国際低温技術会議の会議録を
参照されたい）では、ピストンとシリンダ間に円筒形間
隙と環状くさび形間隙を設けた場合、間隙を通って１方
向に動くガス流量（機械サイクル当たりｋｇ）と間隙を
通って反対方向に動くガス流量間の不均一性に起因して
ピストンの中心位置の変化が生じる。前記不均一性の結
果として、ピストンは関連する流量の内の大きい方の流
量の方向と反対に向いた力を受ける。従って、駆動装置
（いわゆる自由ピストン）に機械的に連結されていない
往復動ピストンに一定の安定した中心位置を得るため、
ピストンは流量差に起因する力に関係する補償力を受け
なければならない。−般に、このようにすれば、ピスト
ン機関は比較的高価になり、更に、中心位置の変位と不
安定性により起こる力が実際の条件下では一定にならな
くなる。

（発明の目的と構成） 本発明の目的は特別の手段を使用せずにピストンに一定
の中心位置をもたせるピストン機関を提供することにあ
る。

上記目的を達成するため、本発明のピストン機関はピス
トン移動方向を横切る逆転面の各側の間隙はくさび形を
なし、間隙の第一境界面近くの間隙横断面と間隙の第二
境界面近くの間隙横断面は逆転面近くの間隙横断面より
小さい表面積をもち、第一チャンバと第二チャンバ間の
圧力差は第一境界面と第二境界面間の間隙の間の圧力差
により実買上決まり、前記間隙のくさび形の形状はその
各側においてピストン中心位置のピスト／ストロークの
少なくとも半分に等しい距離だけ間隙の境界面を越えて
延在することに特徴を有する。

自由ピストンの所望の中心位置は、機械サイクル当たり
の間隙中の正味流ｉｔ（ピストン漏れとも言う）がピス
トン中心位置の所定の関数であるときには安定する。も
し何らかの理市でピストン中心位置を所定方向に変位さ
せる必要があれば、ピストン漏れはこの方向に起こる。

前記関数はくさび形間隙を与え、得られる中心位置は安
定しかつ一定となる。所望の中心位置ではピストン漏れ
はもはや起こらない。

上記“°逆転面”は間隙の横断面が前記面の各側で徐々
に減少する領域でピストン運動方向を横切る幾何学的平
面を意味するものとする。

くさび形間隙を比較的簡単に得るピストン機関の特別の
実施例は逆転面の一側と他側のくさび形間隙はシリンダ
の円錐形内壁とピストンの円筒形外壁の間にあることを
特徴とする特 第−チャンバと第二チャンバ間の容積差に対して特に適
したピストン機関の第二の実施例は逆転面と直角を成す
方向に計って、逆転面の一側の間隙部分の長さはピスト
ン中心位置において逆転面の他側の間隙部分の長さと異
なっていることを特徴とする。

ピストンが並進と同時に回転できるピストン機関の他の
実施例はピストンは両端近くに動的みぞ軸受を備え、シ
リンダは逆転面の各側にかつみぞ軸受間に環状みぞを備
え、前記みぞは一方では境界面近くの間隙に連結され、
他方では連絡ダクトに連結され、前記ダクトは夫々ピス
トンの一側と他側で圧力均等化チャンバに接続すること
を特徴とする。

低温−クーラの形の特定のピストン機関はシリンダは同
じ２つのピストンを含み、実質上１８０”の位相差で作
動しかつ圧縮スペースを包囲し、前記圧縮スペースは蓄
熱器を介して膨張スペースに連結され、前記膨張スペー
ス内でデイスレーサは変位自在であり、間隙が各ピスト
ンとシリンダ間に設けられ、前記間隙はくさび形を成し
かつ収斂状にピストン移動方向を横切る逆転面の各側に
延在することを特徴とする。

米国特許明細書第４０５８３８２号にはピストンの一定
Ｑ安定した位置をもつ熱ガスピストン機関が開示されて
いる。一定の中心位置はこの場合動作スペースと緩衝ス
ペース間のダクトにより得られる。

このダクトは機械サイクル中の所定の時点にピストンに
より開かれる。開かれたダクトはいわゆるむだ容積を生
じ、これはピストン機関の効率にとって不利となる。

更に、米国特許明細書第４６９７１１３号には１８０゜
の位相差をもつ運動をなす２つのピストンをもつ低温−
クーラとして作動するピストン機関を開示している。各
ピストンと磁気伝導性コアの間に二重円錐形間隙を設け
るがその目的は説明していない。この二重円錐形間隙の
形状は本発明のピストン機関のそれとは逆であり、ピス
トン中心位置が一定でなくかつ不安定となる不適当なピ
ストン運動をもたらす。

最後に、１９８８年２月１１日公告の国際公報同８８１
０１０３６号の国際特許出願ｐｃｉ／ＵＳ　８７１０１
９２０号にはトン形ピストンをもつピストン機関を開示
している。このピストン機関にも前記米国特許明細書第
４６９７１１３号のピストン機関と同じ欠点・がある。

本発明を図示の実施例につき説明する。

（実施例） 第１図に示すピストン機関の第一実施例はピストン５を
含み、このピストンはシリンダ３内を往復動じて中心線
１と平行に動き、かつパイプ９とブロック１１からなり
、前記パイプは一側に底７を有し、前記ブロックは底７
の反対側でパイプ９に螺着される。ボルト１３により、
電気コイル１７７用の支持シリンダ１５をブロック１１
に固定する。コイル１７は並進モータ１９の一部をなし
、ヨーク部分２１とヨーク部分２３も並進モータの一部
をなす。固定配置されかつ軸線方向に磁化される環状永
久磁石２５を前記固定したヨーク部分２１と２３の間に
配置する。コイル１７はヨーク部分２１．２３と永久磁
石２５の間の環状間隙２７内で移動する。ボルト２９に
より、カップ形の円筒形カバー３１をシリンダ３に螺着
する。

カバー３１内に並進モータ１９を配置する。力゛バー３
１から遠い側で、開口３５と環状ダクト３７をもつ円盤
形の板３３をシリンダ３に螺合する。

第一のガス充填チャンバ３９はピストン５の左側に置き
、ガス充填した第二チャンバ４１はピストン５の右側に
置く。適当なガスは例えば、ヘリウムガスである。カバ
ー３１はシリンダ３の一部をなし、このシリンダはピス
トン５により第一チャンバ又は圧縮スペース３９と第二
チャンバ４１に分けられる。ピストン５の外壁とシリン
ダ３の内壁間には間隙４３を設け、この間隙はチャンバ
３９とチャンバ４１を連絡させ、チャンバ３９．４１と
同じガスを充填される。シリンダ３は２つの環状ダクト
４５．４７を備え、これらのダクトは間隙４３に接続し
、同時にこの間隙を区画する。

間隙４３の有効部分は環状ダクト４５．４７の領域でピ
ストン移動方向を横切る境界面４８で区画される。間隙
４３のくさび形の形状は間隙の両側に成る距離にわたり
延び、その距離は少なくともピストンの中心位置でのピ
ストンストロークの半分に等しい。環状ダクト４５は第
一チャンバ又は圧力均等化チャンバ３９と連通ずる軸線
方向ダクト４９．５１を経て板３３中の環状ダクト３７
に連結すると共に、環状ダクト４７は軸線方向ダクト５
３．５５を経て第二チャンバ又は圧力均等化チャンバ４
１に連結する。圧力均等化は境界面４８の左側と境界面
５０の右側のシリンダとピストンの間の間隙スペース内
で起こる。この圧力均等化によって、第一チャンバ３９
と第二チャンバ４１間の圧力差が境界面４８と５０間の
間隙４３の間の圧力差を実質上決定するという条件が満
たされる。導管を開口３５に連結することができ、この
導管は第２〜４図につき後述する如く、いわゆる低温ク
ーラーの膨張部分へ延びる。板３３は送出弁と吸引弁を
備えた板と置き換えてもよい。

この場合は圧縮器として作用するピストンに関連する。

ピストンに連結されかつ鎖線により第１図に示される中
心線１に直角に配置した逆転面又はキンク面の両側で、
間隙４３はくさび形状をもち、これは第一チャンバ３９
と第二チャンバ４１の容積が等しいとき、前記線５７に
対してピストン５の示す中心又は中立位置で対称となる
。

間隙４３は環状であるが、中心線１と直角の各断面では
間隙幅は一定とする必要はない。しかしこのことは例え
ば、ピストンを水平に配置した場合には重力の力の作用
に起因して当てはまらない。

第１図のピストン機関では間隙４３はくさび形とするの
みならず、円錐形ともする。この形状は環状ダクト４５
．４７の間にありかつこれらを越えるピストン５の二重
円錐形によって得られる。ピストン５の各位置で、円錐
形は間隙４３の境界面４８．５０を越えて延びなければ
ならない。それは間隙の平均流れ抵抗の変動が必要だか
らである。

シリンダ３の中心壁は円筒形をなす。くさび形間隙がな
ければ、間隙を通る右から左への流量と間隙を通る左か
ら右への流量との差によって、機械作動サイクル当たり
に２つの流量のうちの大きい方の流量の方向とは反対の
方向に換言すれば、いわゆるピストン漏れの方向とは反
対の方向に力を受ける。機械作動サイクル当たりのピス
トン漏れの程度と方向を決めるパラメータにはなかんず
く、下記のものがある、即ち、 第一チャンバ３９と第二チャンバ４１の容積間の差、 ピストン５の各側の各圧力変動の位相とピストン運動の
位相の間の差、 ピストンのストローク量、 ピストン運動の頻度、 ピストン５の各側の平均圧力間の差。

°“機械作動サイクル゛は平衡状態でのピストンの１回
の完全な往復運動の経過時間を意味する。

上記５個のパラメータの各組合せにより、所望の中心位
置からのピストンの変位を防止する間隙４３のくさび形
の形状を見出すことができる。もしそれが、間隙４３の
形状により、機械作動サイクル当たりの正味の流量又は
ピストン漏れはくさび形がない場合に起こるように中心
位置の変位方向に生じる筈であるという考えに基づくも
のであれば、このくさび形の形状をどのようなものとす
べきかは実験と計算により決定することができる。

くさび形間隙４３の安定化効果は並進モータ１９のコイ
ル１７を付勢するための交流にピストン５の中心位置を
変える直流成分を加え、次いで直流成分を再び除いたと
きに起こることを観察することによって証明することが
できる。そのために、第１図に示すピストン機関は誘導
形位置センサー５９を備える。前記位置センサーはカバ
ー３１にボルト６３により固定したパイプ形ハウジング
６１をもつ。鋼製のピン６５は位置センサー５９の一部
をなすと共に金属ブロック１１に螺入されるが、このピ
ンはカバー３１の開口６７を通過し、ホルダー６１内の
一端に設けられ、かつピストン５と同じ変位をする軟鉄
製コア７１をもつコイルシステム６９により囲まれる。

コイルシステム６９の制御コイル７３は高周波制御電流
で付勢し、２つの誘導コイル７５．７７に交流を誘起さ
せる。

コアが変位すると、コイル７５．７７中の誘導電流が変
化し、これはピストン５の位置の測定手段となる。チャ
ンバ３９．４１中の圧力が等しくかつ外的圧力変動が開
口３５を通して入らない出発状態を仮定する。並進モー
タ１９のコイル１７を付勢する交流電流に直流成分を加
え次いで成る時間後再びこの成分を除くことによって、
線５７で示される元の中心位置（中立位置）に対する中
心位置変化へのピストンの反作用が何であるかを位置セ
ンサー５９によって確認することができる。

中心位置の変位が直流成分によって起こった後、第一チ
ャンバ３９と第二チャンバ４１の間に成る平均圧力差が
生じることが分かる。これは間隙４３の左側境界面の圧
力センサー７９と右側境界面の圧力センサー８１により
検出される。圧力センサー７９．８１は夫々環状ダクト
４５．４７に連結する。直流成分を並進モータ１９の付
勢電流から除いた後、ピストン５は線５７の領域で元の
中心位置へ戻る。戻った瞬間に、圧力センサー７９．８
１で計ったピストン５の各側の平均圧力は再び等しくな
る。ピストン５を元の中心位置へ戻らせる力は中心位置
の変位により生しるピストン両側の圧力差によって与え
られた。従って、この元の中心位置は安定位置であるこ
とが分かる。上記と同様にして、異なった値の直流成分
が並進モータ１９の付勢電流に加えられそしてこれらの
直流成分が維持されるとき、新しい安定したかつ一定の
中心位置が得られる。これは、重力の影響又は製造公差
による所望の中心位置からの逸れは付勢電流において一
期間調節される直流成分によって補整できることを意味
する。

第１図に示すピストン機関では、ピストン５はパイプ９
の端に備え、このパイプはシリンダ３内のピストン５の
最適６出しのために螺旋みぞ軸受８３．８５を備える。

そのために必要な回転モータはヨーロッパ特許出願ＥＰ
−Ａ　ｌ−０２２３２８８号に記載された形式とするこ
とができる。この特許出願の場合、軸線方向ダクト（４
９，５１）と（５３，５５）は同時に、螺旋みぞ軸受８
３と８５の両側の圧力均等化に役立つ。環状ダクト４５
．４７の軸線方向位置は圧力均等化が起こる長さのみな
らず、文字りで第１図に示す安定化間隙４３の有効長さ
をも決める。くさび形・円錐形間隙４３は第１図の機関
におけるように、シリンダの円筒形内壁と円錐形ピスト
ンによって得られるが、円筒形ピストンとシリンダの円
錐形内壁によっても得られる。かかるスリーブ形シリン
ダは機械加工することなく、ジグ内でシリンダ内にガス
圧を加えることによって作ることができる。シリンダ３
内のチャンバはシリンダライニング用のジグとして使用
できる。前記ライニングはガス圧により所望のくさび形
に成形される。こうして圧力均等化がピストン内の環状
ダクトによって得られる。これらのダクトは軸線方向ダ
クトによって第一と第二の圧力均等化チャンバに連結さ
れる。

本発明のピストン機関の第２〜４図に示す第二実施例は
いわゆる自由ピストンをもった低温−クーラ８７に関す
る。第２図に示す完全な低温−クーラ８７は圧縮部分８
９と、パイプ９３を介して互いに連結された膨張部分９
１をもつ。第３図に示す圧縮部分９１は線９５に対して
対称であり、その両側にピストン機関があり、即ち、ピ
ストン機関９７とピストン機関９９があり、これらは第
１図につき説明した原理に従って作動する。ピストン機
関９７．９９は連結リング１０１とボルト１０３によっ
て互に連結する。２つのピストン機関９７．９９内には
夫々ピストン１０５．１０７を備え、これらは往復動で
き、円筒形チューブ１０９、ｉｌｌとこれに連結された
底１１３．１１５からなる。ピストン１０５．１０７は
夫々ハウジング１１７．１１９内に配置し、これらのハ
ウジングはカバー１２１１２３により閉鎖する。例えば
コバルト鉄の円筒形スリーブ１２５．１２７はピストン
１０５．１０７上に固定する。

各スリーブ１２５．１２７は例えばサマリウムコバルト
の２つの環状永久磁石１２９．１３１と１３３．１３５
用の支持体として夫々作用する。

永久磁石１２９．１３１と１３３．１３５は夫々コイル
成形体１３７．１３９の円筒形内壁に沿って自由に変位
し、その上にコイル１４１．１４３とコイル１４５．１
４７が固定され、これらのコイルは例えば、コバルト鉄
のスリーブ１４９．１５１内に包囲される。スリーブ１
２５．１２７、径方向に磁化される永久磁石１２９．１
３１．１３３．１３５、コイル１４１．１４３．１４５
．１４７、スリーブ１４９．１５１により構成される２
つの集合体はピストン１０５．１０７の並進運動のため
の無ブラシ直流型の並進モータ１５３．１５５として作
用する。ピストン１０５．１０７の底１１３．１１５間
にある圧縮スペース１５７は例えば、ヘリウムの如きガ
ス動作媒体を充填される。圧縮スペース１５７はパイプ
９３により前記のかつ第４図に示した低温−クーラの膨
張部分９１に連結される。連結リング１０１はパイプ９
３に連結した径方向ダクト１５９を備える。カバー１２
１　１２３はピストン１０５．１０７用の円形案内１６
１．１６３の形をなす円筒形マンドレルを夫々備える。

案内１６１．１６３はピストン１０５．１０７と同心状
に配置される。ピストン１０５．１０７と案内１６１，
１６３の中心線は低温−クーラ８７の圧縮部分８９の中
心線１６５と実質上一致する。案内１６１．１６３の円
筒形外面上に夫々配置したヘリングボン形みぞパターン
１６７．１６９と１７１．１７３は動的みぞ軸受の径方
向に作用する対を構成する。案内１６１．１６３はピス
トン１０５．１０７に入る固定配置したマンドレルの形
をなし、これらは底１１３．１１５に面するそれらの端
近くに固定配置したコイル１７５．１７７を支持する。

コイル１７５．１７７内にはサマリウムコバルトの環状
の径方向に磁化される永久磁石１７９．１８１を配置し
、前記磁石はコバルト鉄リング１８３．１８５を介して
チューブ形支持体１８７．１８９上に固定する。これら
支持体は底１１３．１１５と一体をなす。コイル１７５
．１７７はコバルト鉄スリーブ１９１．１９３内に包囲
される。スリーブ１９１，１９３、コイル１７５．１７
７、多極永久磁石１７９．１８１及びリング１８３．１
８５から構成される２つの集合体はピストン１０５．１
０７の回転運動のための無ブラシ直流型の回転モータ１
９５．１９７として作用する。

前記回転運動はみぞパターン１６７．１６９．１７１．
１７３の領域で径方向動的ガス軸受を形成するのに必要
である。ハウジング１１７．１１９の内壁にブシュ１９
９．２０１を固定し、その内壁に沿ってピストン１０５
．１０７が自由に変位する。ブシュ１９９．２０１とピ
ストン１０５．１０７の間には第１図に示したピストン
機関の間隙４３と同種のくさび形又は円錐形間隙２０３
．２０５を配置する。間隙２０３．２０５は動的みぞ軸
受１６７．１７１から圧縮スペース１５７を分離する。

１８０°位相をずらした動作運動をなす２つのピストン
１０５．１０７を含む低温−クーラ８７について記載し
た圧縮部分８９においても、間隙２０３．２０５はピス
トン１０５及び／又はピストン１０７の中心位置の変位
を防止する。

環状間隙２０３．２０５はブシュ１９９．２０１のよじ
れ二重円錐形巻き線により形成する一方、間隙２０３．
２０５の軸線方向長さしはピストン１０５．１０７中の
長さＬをもつ突条２０７．２０９により得られる。

上述の如く、低温−クーラ８７の圧縮部分８９はパイプ
９３を介して膨張部分９１に連結する。

パイプ９３はチャンネル２１１とハウジング２１５中の
第二の環状チャンネル２１３を介してクーラ２１７、蓄
熱器２１９、冷凍器２２１及び実質上円筒形のディスレ
ーザ２２５の上の膨張スペース２２３へ連結スる。膨張
スペース２２３は上部をカバー２２７により閉鎖する。

このカバーはパイプ２２９にろう付けされる。パイプ２
２９は下側をリング２３１に螺入し、このリングは熱交
換器２３５用のホルダー２３３にボルトにより固定する
。前記熱交換器はクーラ２１７の一部をなす。ホルダー
２３３は冷却液体の給排用のダクト２３７．２３９を備
える。ホルダー２３３はハウジング２１５にボルトによ
り固定する。変動する圧力の動作媒体へ露出する圧力面
は平均圧力の存在するガスばねスペース２４３内へ達す
るバイブ形延長部２４１の圧力に起因してディスレーザ
２２５の上側と下側で異なっているので、ディスレーザ
２２５用の個別の駆動モータを省くことができる。しか
し、かかる駆動モータは特定の状況下では望ましい。そ
の場合、電気並進モータは延長部２４１の領域で用いら
れる。パイプ形延長部２４１とハウジング中に設けた衝
合又は制限リング２４５の間にくさび形又は二重円錐形
間隙２４７を備え、この間隙は前述の間隙４３（第１図
）と２１６（第２図）と同じ機能をもつ。間隙２４７の
長さしはリング２４５の長さしをもつ環状部分２４９に
より得られる。この長さは肩２５１を備えることによっ
て作られる。上記のやり方で、くさび形間隙により安定
化された３つのピストンを含む低温−クーラ８７が得ら
れる（ディスレーザ２２５はピストンと考えられる）。

ピストン機関の特別の実施例では、逆転面の一側にある
間隙部分の長さは逆転面の他側にある間隙部分の長さと
異なる。これらの長さは逆転面と直角の方向に計られる
。出来るだけ反復を避けるため、かかる間隙をもつピス
トン機関は図示していない。間隙部分の長さの差に基づ
き、追加の力がピストンに加わり、この力により垂直に
配置したピストンでは重力の力の影響を打ち消すことが
できる。また、かかる追加の力は、前記間隙の長さが同
じ場合逆転面の各側の円錐度を異なるよう選択すること
によって得られる。

第１図に示すピストン機関では、第一チャンバ３９と第
二チャンバ４１は螺旋みぞ軸受８３．８５用の圧力均等
化チャンバとして作用する。間隙４３に連結した環状ダ
クト４５．４７と軸線方向ダクト４９．５１．５３．５
５による螺旋みぞ軸受８３．８５間の圧力均等化無しに
は軸受は最適な作用をしない。

第２〜４図のピストン機関の第二実施例では、圧縮スペ
ース１５７は両ピストン１０５．１０７用の第一チャン
バとして作用するが、間隙２０３．２０５の他側のスペ
ースは第二チャンバとして作用する。一般に、第二チャ
ンバの容積は、そのためその中にあるいわゆる平均圧力
は実質上変動せず、このチャンバは緩衝チャンバとして
作用する。

さもなければ、くさび形収斂間隙４３．２０３．２０５
はピストンの各側に圧力変動が生じたとき安定化性を失
わない。又、ガス状動作媒体は緩衝チャンバがピストン
の１側部にない状態で中心位置が変位しないピストン側
へ送り出される。

上記円錐形間隙以外に、所定の条件が満たされる限り他
のくさび形間隙も可能である。この条件とは、間隙横断
面の表面積の大きさが逆転面から間隙の２つの境界面ま
で減少しかつ間隙の有効部分の平均流れ抵抗がピストン
運動中有効であるということである。それ故、間隙はそ
の両端へ向かって収斂する。それ故、逆転面の領域に鋭
いよじれの無いカップ形間隙も使用可能である。シリン
ダ中のピストンを心出しするための螺旋みぞ軸受の代わ
りに、セラミックブシュ又は摺動軸受を使ってもよい。

この軸受はピストンの両端近くに固定する。

第１図のピストン機関では、間隙長さしは１１０ｍｍで
あり、ピストンの最大直径は３５ｍｍ、最小間隙幅は１
５μｍであり、逆転面領域の最大間隙幅は３０μｍであ
る。螺旋みぞ軸受の間隙幅は９μｍで、代用のブシュ又
は摺動軸受のそれは５〜１０μｍである。環状ダクトと
軸線方向ダクト無しで圧力均等化を望む場合は、境界面
４日、５０の左側と右側の間隙幅は少なくとも１　ｆｆ
１ｍとすべきである。

最後に、圧力均等化、換言すれば、間隙の有効長さしの
左側と右側の間隙部分間の起こりうる最小の圧力勾配は
これらの間隙部分を第一と第二チャンバ以外のチャンバ
と連結することによっても得ることができる。その場合
これらの他のチャンバには、第一と第二チャンバの動作
圧力が夫々存在しなければならない。

【図面の簡単な説明】

第１図は単一の安定化ピストンをもつピストン機関の第
一実施例の縦断面図； 第２図は安定化ピストンをもつピストン機関の第二実施
例を示す平面図； 第３図は第２図のピストン機関の圧縮部分の縦断面図； 第４図は第２図のピストン機関の膨張部分の縦断面図で
ある。 ３・・・シリンダ　　　　　５・・・ピストン９・・・
パイプ　　　　　　１１・・・ブロック１５・・・支持
シリンダ　　１７・・・電気コイル１９・・・並進モー
タ　　　２５・・・永久磁石２７・・・環状間隙　　　
　３１・・・円筒形カバー３５・・・開口　　　　　　
３７・・・環状ダクト３９・・・ガス充填チャンバ又は
第一チャンバ４１・・・第二チャンバ ４３・・・くさび形間隙 ４５．４７・・・環状ダクト ４８．５０・・・境界面 ５９・・・位置センサー　　６９・・・コイルシステム
７３・・・制御コイル　　　７５．７７・・・誘導コイ
ル８７・・・低温−クーラー　８９・・・圧縮部分９１
・・・膨張部分　　　　９７．９９・・・ピストン機関
１０５．１０７・・・ピストン １２９．１３１，１３３．１３５・・・環状永久磁石ｉ
３７，１３９・・・コイル成形体 １５３．１５５・・・並進モータ １５７・・・圧縮スペース １５９・・・径方向ダクト １７５．１７７・・・コイル １９９．２０１・・・ブシュ ２０３．２０５・・・環状間隙 ２１９・・・蓄熱器 ２２１・・・冷凍器 ２２３・・・膨張スペース ２２５・・・ディスプレーサ ２４１・・・延長部 ２４７・・・二重円錐形間隙 ２４９・・・環状部分

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、少なくとも１つのピストンを備え、前記ピストンは
   ガス充填シリンダ内を往復動できかつ前記シリンダを第
   一チャンバと第二チャンバに分割し、動作中、間隙がピ
   ストン外壁とシリンダ内壁間に形成され、この間隙は第
   一チャンバを第二チャンバに連通させると共にピストン
   移動方向を横切る環状横断面の寸法を異にして成るピス
   トン機関において、ピストン移動方向を横切る逆転面の
   各側の間隙はくさび形をなし、間隙の第一境界面近くの
   間隙横断面と間隙の第二境界面近くの間隙横断面は逆転
   面近くの間隙横断面より小さい表面積をもち、第一チャ
   ンバと第二チャンバ間の圧力差は第一境界面と第二境界
   面間の間隙の間の圧力差により実質上決まり、前記間隙
   のくさび形の形状はその各側においてピストン中心位置
   のピストンストロークの少なくとも半分に等しい距離だ
   け間隙の境界面を越えて延在することを特徴とするピス
   トン機関。 ２、逆転面の一側と他側のくさび形間隙はシリンダの円
   錐形内壁とピストンの円筒形外壁の間にある、請求項１
   に記載のピストン機関。 ３、逆転面と直角を成す方向に計って、逆転面の一側の
   間隙部分の長さはピストン中心位置において逆転面の他
   側の間隙部分の長さと異なっている、請求項１又は２に
   記載のピストン機関。 ４、ピストンは両端近くに動的みぞ軸受を備え、シリン
   ダは逆転面の各側にかつみぞ軸受間に環状みぞを備え、
   前記みぞは一方では境界面近くの間隙に連結され、他方
   では連絡ダクトに連結され、前記ダクトは夫々ピストン
   の一側と他側で圧力均等化チャンバに接続する、請求項
   １又は２に記載のピストン機関。 ５、シリンダは同じ２つのピストンを含み、実質上１８
   ０°の位相差で作動しかつ圧縮ス ペースを包囲し、前記圧縮スペースは蓄熱器を介して膨
   張スペースに連結され、前記膨張スペース内でディスレ
   ーザは変位自在であり、間隙が各ピストンとシリンダ間
   に設けられ、前記間隙はくさび形を成しかつ収斂状にピ
   ストン移動方向を横切る逆転面の各側に延在する、請求
   項１から４の何れか１項に記載のピストン機関。