JPH07151407A - フリ−ピストン式熱ガス機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 出力密度が高く、軽量・小型のフリ−ピスト
ン式熱ガス機関の提供。 【構成】 補助ピストン４５と高温側ディスプレ−サ５
及び低温側ディスプレ−サ１１をコイルばねないしはガ
スばね等の可撓体４９，２５，３１で支え、高温側ディ
スプレ−サと低温側ディスプレ−サ１１側を９０度近傍
の位相で駆動するように構成し、補助ピストン４５の往
復運動によって発電装置を駆動して外部に電気出力を取
り出せるようにし、また本発電装置を電動機として利用
し外部から補助ピストンを駆動できるようにしてもよ
い。又補助ピストン４５と高温側ディスプレ−サ５及び
低温側ディスプレ−サ１１をコイルばね等の可撓体で支
え、両ディスプレ−サを９０度近傍の位相で駆動すると
ともに本機関が外部に対して機械的仕事をしないような
補助ピストン４５の位相を持たせるようにしても良い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，低温熱源，中温熱源，
高温熱源の間で動作し，作動ガスが移動することによ
り，高温熱源から得た熱エネルギ−（熱仕事）によっ
て，低温熱源から吸熱し，中温熱源への放熱を行うフリ
−ピストン式熱ガス機関に係り，特に，出力密度が高く
て小型・軽量なものを得るように工夫したものに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の熱ガス機関においては，高温側デ
ィスプレ−サ，低温側ディスプレ−サ，補助ピストンの
運動を，クランク機構等の機械的な結合手段によって規
制する場合が多い。そのようなものとして，例えば，特
願平３−３２４７２７号，特願平３−３２４７７５号，
特願平３−３２４７７６，特願平３−３２４７７７号の
願書に添付した明細書等に記載されたものがある。その
場合，高温側ディスプレ−サ，低温側ディスプレ−サ，
補助ピストンの位相及びストロ−クを正確に規定できる
という利点があるが，反面，クランク機構を収納するた
めのケ−スが必要となり，装置の大型化，大重量化を招
いてしまうという欠点があった。それと同時に，クラン
ク機構の軸受を始めとする各部の運動を支えるための部
品に負荷がかかるために，潤滑油が必要となってしまう
という問題もあった。

【０００３】上記潤滑油としては，液体の油が一般的で
あるが，この種の熱ガス機関の場合には，作動空間内へ
の異物の浸入を防止するために，転がり軸受とグリ−ス
潤滑が仕様されている。そのようなものとして，例え
ば，特願平４−３２６４５２号の願書に添付した明細書
等に示されるものがある。ところが，それによって，軸
受の冷却不足が生じてしまい，軸受の寿命が短くなって
しまったり，軸受部の大型化を誘発していた。

【０００４】又，上記のような問題点を解決するものと
して，高温側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サ
を可撓体によって指示する構成のもの，例えば，次のよ
うな文献に提案されている。 文献１：J.P.Budliger, “STILRING HEAT PUMP SYSTEM
WITH RESONANCE TUBE", 5thINTERNATIONAL STILRING EN
GINE CONFERENCE, May 1991, Dubrovnik,Yugoslavia,
ｐ149-154 文献２：J.P.Budliger, “STILRING HEAT PUMP SYSTEM
WITH RESONANCE TUBE", 6thINTERNATIONAL STILRING EN
GINE CONFERENCE, May 1993, Eindhoven,Netherland,
ｐ25-30

【０００５】上記文献に示されているものとしては，例
えば，図１０に示すようなものがある。まず，ハウジン
グ１０１があり，このハウジング１０１内には，高温側
ディスプレ−サ１０３と，低温側ディスプレ−サ１０５
が夫々収容・配置されている。高温側ディスプレ−サ１
０３は，スプリング１０７によって，図中上方に付勢さ
れている。又，低温側ディスプレ−サ１０５はスプリン
グ１０９によって図中下方に付勢されている。又，ハウ
ジング１０１の外側には，供給管１１１，高温側再生器
１１３，高温側中温熱交換器１１５，低温側中温熱交換
器１１７，低温側再生器１１９，低温側熱交換器１２１
が夫々設置されているとともに，共鳴管１２３が接続さ
れている。

【０００６】しかしながら，図１０に示す構成の場合に
は，共鳴管１２３の長さの設計が困難であるという問題
があった。「文献１」によると，作動ガスの成分にはヘ
リウムと二酸化炭素の混合ガスを使用し，例えば，４．
２ｍの共鳴管１２３の固有振動数を４４Ｈｚとするため
には，上記混合ガスの分子量を２４乃至２８としなけれ
ばならない。このことは，作動ガスの約５０％が二酸化
炭素であることを示していて，分子量の大きい二酸化炭
素の含有量が多いことは，本作動ガスが熱交換器内を流
動する場合の流動損失，換言すれば，圧力損失が大きい
ことを意味している。そして，圧力損失が大きいという
ことは，この種の熱ガス機関にとっては致命的な欠陥に
なってしまう。又，共鳴管１２３の原理からすれば，固
有振動数を保持しながら，作動ガスの分子量を小さくす
るためには，その長さを長くすればよい。この点につい
ては，上記「文献２」において，共鳴管１２３の長さを
６乃至１０ｍとして「文献１」のそれよりも長くする改
良が示されている。又，共鳴管１２３内における圧力波
の調整に内部の作動ガスの分子量の調整が有効であるこ
とが示されている。このように，共鳴管１２３の長さと
混合ガスの関係は得ようとする特性，すなわち，圧力損
失が小さくてコンパクトな構造に対してこれと相反する
ものになっている。

【０００７】又，高温側ディスプレ−サと低温側ディス
プレ−サをガスばねによって支持する構成が，例えば，
特公平５−６２６号公報に示されている。しかしなが
ら，この場合には，特願平３−３２４７２７号，特願平
３−３２４７７５号，特願平３−３２４７７６号，特願
平３−３２４７７７号の願書に添付した明細書等に示さ
れているような補助ピストンによる性能改善の効果を得
ることはできない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】このように，従来の熱
ガス機関においては，上記のような各種の問題があると
ともに，次のような問題があった。すなわち，この種の
熱ガス機関は，熱駆動型ヒ−トポンプと称されていて，
燃焼等の高温熱源を駆動源として，冷暖房を行う機器で
ある。その最大の特徴は，冷媒に気体（ヘリウムや窒素
等）を使用することであって，フロンを一切使用しない
ことである。しかしながら，一般に，冷暖房に使用され
ているフロンを冷媒としたランキンサイクル冷凍機（蒸
発式冷凍機）に比べて，出力密度（単位重量当たりの出
力）が小さいことが欠点として上げられる。このこと
は，一般の冷凍機に比べて装置としての大きさが大き
く，しかもその重量が重いということである。つまり，
広い設置スペ−スを必要とするとともに，コストの上昇
を来してしまうという問題を潜在的に持っているもので
ある。

【０００９】本発明はこのような点に基づいてなされた
ものでその目的とするところは，上記の各問題点を解決
して，出力密度が高くて，軽量・小型のフリ−ピストン
式熱ガス機関を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するべく
本願発明によるフリ−ピストン式熱ガス機関は，作動ガ
スが封入されたシリンダと，このシリンダ内を高温室と
中温室と低温室とに区画する高温側ディスプレ−サ及び
低温側ディスプレ−サと，高温室と中温室をつなぐガス
流路に配置された作動ガス加熱用の高温側熱交換器と高
温側再生器及び中温側熱交換器と，低温室と中温室をつ
なぐガス流路に配置された低温側熱交換器と低温側再生
器及び中温側熱交換器とからなり，中温室或いは連通部
ガス流路と連結するように補助シリンダ及び補助ピスト
ンが設けられたフリ−ピストン式熱ガス機関において，
この補助ピストンと前記の高温側ディスプレ−サ及び低
温側ディスプレ−サをコイルばねないしはガスばね等の
可撓体で支え，高温側ディスプレ−サと低温側ディスプ
レ−サ側を９０度近傍の位相で駆動することを特徴とす
るものである。

【００１１】又，作動ガスが封入されたシリンダと，こ
のシリンダ内を高温室と中温室と低温室とに区画する高
温側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サと，高温
室と中温室をつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱
用の高温側熱交換器と高温側再生器及び中温側熱交換器
と，低温室と中温室をつなぐガス流路に配置された低温
側熱交換器と低温側再生器及び中温側熱交換器とからな
り，中温室或いは連通部ガス流路と連結するように補助
シリンダ及び補助ピストンが設けられたフリ−ピストン
式熱ガス機関において，この補助ピストンと前記の高温
側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サをコイルば
ねないしはガスばね等の可撓体で支え，高温側ディスプ
レ−サと低温側ディスプレ−サ側を９０度近傍の位相で
駆動し，補助ピストンの往復運動によって発電装置を駆
動して外部に電機出力を取り出せることを，また本発電
装置を電動機として利用し外部から補助ピストンを駆動
できることを特徴とするものである。

【００１２】さらに，作動ガスが封入されたシリンダ
と，このシリンダ内を高温室と中温室と低温室とに区画
する高温側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サ
と，高温室と中温室をつなぐガス流路に配置された作動
ガス加熱用の高温側熱交換器と高温側再生器及び中温側
熱交換器と，低温室と中温室をつなぐガス流路に配置さ
れた低温側熱交換器と低温側再生器及び中温側熱交換器
とからなり，中温室或いは連通部ガス流路と連結するよ
うに補助シリンダ及び補助ピストンが設けられたフリ−
ピストン式熱ガス機関において，この補助ピストンと前
記の高温側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サを
コイルばねないしはガスばね等の可撓体で支え，高温側
ディスプレ−サと低温側ディスプレ−サ側を９０度近傍
の位相で駆動するとともに本機関が外部に対して機械的
仕事をしないような補助ピストンの位相を持たせたこと
を特徴とするものである。

【００１３】

【作用】本発明の場合には，二つのディスプレ−サ，す
なわち，高温側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−
サは，外部から機械的駆動力を付与しなくても，作動ガ
スの変動圧力と一定圧力に保持された空間との間に作用
する力，二つのディスプレ−サに作用する可撓体の力，
二つのディスプレ−サに作用する摩擦，流路を作動ガス
が流通するときの抵抗に起因した減衰力等が釣り合った
状態で，持続運動を行うことになる。一方，補助ピスト
ンは作動ガス圧力による力と可撓体による力及び外部と
の仕事の授受による力との釣合いによって，持続運動を
行う。このような二つのディスプレ−サ及びピストンの
持続運動によって発生する作動ガスの移動と各作動空間
の温度により熱の移動を引き起こすものである。

【００１４】

【実施例】

第１実施例：以下図１乃至図３を参照して本発明の第１
実施例を説明する。図１は本実施例によるフリ−ピスト
ン式熱ガス機関の構成図であり，まず，ハウジング１
Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄがある。これら各ハウジング１Ａ
乃至１Ｄは，図では夫々別個に示されているが，実際に
はボルト等の締結手段により一体化されている。ハウジ
ング１Ａには高温シリンダ３が形成されていて，この高
温シリンダ３内には高温側ディスプレ−サ５が収容・配
置されている。この高温側ディスプレ−サ５は，高温側
シ−ル群７によってガイドされている。又，高温側シ−
ル群７によって作動ガスをシ−ルする。

【００１５】又，ハウジング１Ａには低温側シリンダ９
が形成されていて，この低温側シリンダ９内には，低温
側ディスプレ−サ１１が収容・配置されている。この低
温側ディスプレ−サ１１は低温側シ−ル群１３によりガ
イドされる。又，低温側シ−ル群１３によって作動ガス
をシ−ルする。又，ハウジング１Ａには中温シリンダ１
５，１７が夫々形成されている。ハウジング１Ａの中央
部にはバッファ室１９が形成されている。上記高温側デ
ィスプレ−サ５にはピストンロッド２１が連結されてい
て，このピストンロッド２１は上記バッファ室１９内に
挿入されている。又，ピストンロッド２１はシ−ル群２
３によってガイドされるようになっている。上記ピスト
ンロッド２１の外周側には機械式ばね２５が配置されて
いる。

【００１６】又，低温側ディスプレ−サ１１にも別のピ
ストンロッド２７が連結されていて，このピストンロッ
ド２７もバッファ室１９内に挿入されている。又，ピス
トンロッド２７はシ−ル群２９によってシ−ルされるよ
うになっている。上記ピストンロッド２７の外周側には
機械式ばね３１が配置されている。

【００１７】ハウジング１Ｂは，加熱器３３，高温再生
器３５，高温側放熱器３７を収容する高温側熱交換ケ−
シングとして機能するようになっている。同様に，ハウ
ジング１Ｃは，冷却器３９，低温再生器４１，低温側放
熱器４３を収容する低温側熱交換ケ−シングとして機能
するようになっている。又，ハウジング１Ｄ内には，補
助ピストン４５が収容・配置されていて，ハウジング１
Ｄと補助ピストン４５との間には，シ−ル群４７が介挿
されている。上記補助ピストン４５は機械式ばね４９に
よって支持されている。

【００１８】又，ハウジング１Ａの各作動空間，ハウジ
ング１Ｂ，１Ｃ，ハウジング１Ｄの室５１は，ハウジン
グ１Ａ乃至１Ｄ又は配管等と一体化されたダクト５３を
介して連通している。又，ハウジング１Ａのバッファ室
１９とハウジング１Ｄの室５５と連通管５７を介して連
通されている。そして，この実施例の場合には，所定の
周波数において，高温側ディスプレ−サ５，低温側ディ
スプレ−サ１１の位相差が９０度近傍となり，補助ピス
トン４５の位相差が設計値を満足するように設定されて
いる。尚，図３に示す計算例では，高温側ディスプレ−
サ５に対する位相が約１４５度遅れている場合に補助ピ
ストン４５の仕事量が０になっているが，これは行程容
積比や高温，中温，低温の各温度によって影響を受ける
ため，実際には高温側ディスプレ−サ５に対する位相が
９０度から１８０度の遅れの間で計算と実験により確認
して決定していく。

【００１９】ここで，図２に示す解析モデルに基づい
て，高温側ディスプレ−サ５，低温側ディスプレ−サ１
１，補助ピストン４５，ハウジング１Ａ乃至１Ｄに対す
る解析を行ってみる。まず，運動方程式は次の式
（１），（２），（３），（４）に示すようなものとな
る。

【００２０】

【数１】

【００２１】

【数２】

【００２２】

【数３】

【００２３】

【数４】

【００２４】尚，上記式（１）乃至（３）における強制
力Ａｈ（Ｐｂ−Ｐ），Ａｃ（Ｐｂ−Ｐ），Ａｐ（Ｐｂ−
Ｐ）は，略一定圧力に保持されたバッファ室１９内にピ
ストンロッド２１，２７を挿入し，又は，ピストンの作
動室と反対側をバッファ室として，バッファ室圧力と全
振動系の固有周波数で変動する作動室圧力の差によって
得る。又，強制力Ａｈ（Ｐｂ−Ｐ），Ａｃ（Ｐｂ−
Ｐ），Ａｐ（Ｐｂ−Ｐ）によって発生する定常状態が次
の式（５），（６），（７）によって与えられる調和運
動であると過程する。 Ｘｈ＝ａｈｓｉｎ（ω₀ｔ） （５） Ｘｃ＝ａｃｓｉｎ（ω₀ｔ＋φｃ） （６） Ｘｐ＝ａｐｓｉｎ（ω₀ｔ＋φｐ） （７） そして，これら各式（１）乃至（７）に基づいて，各数
値を決定していく。

【００２５】但し，式（１）乃至（７）に於ける各符号
は次のようなものを意味しいてる。 ｍｈ：高温側ディスプレ−サ５の質量 ｍｃ：低温側ディスプレ−サ１１の質量 ｍｐ：補助ピストン４５の質量 ｍｅ：ハウジングの質量 Ｃｈ：高温側ディスプレ−サ５の減衰係数 Ｃｃ：低温側ディスプレ−サ１１の減衰係数 Ｃｐ：補助ピストン４５の減衰係数 Ｃｅ：ハウジングの減衰係数 Ａｈ：高温側のピストンロッド２１の断面積 Ａｃ：低温側のピストンロッド２７の断面積 Ａｐ：補助シリンダの断面積 Ｐｂ：バッファ室１９のガス圧力 Ｐ：作動室ガス圧力 Ｋｈ：高温側ばね定数 Ｋｃ：低温側ばね定数 Ｋｐ：補助側ばね定数 ｘｈ：高温側ディスプレ−サ５の変位 ｘｃ：低温側ディスプレ−サ１１の変位 ｘｐ：補助ピストン４５の変位 ｘａ：バランス用補助ピストンの変位 ａｈ：高温側ディスプレ−サ５の振幅 ａｃ：低温側ディスプレ−サ１１の振幅 ａｐ：補助ピストン４５の振幅 φｃ：低温側ピストン位相（この実施例では９０度） φｐ：補助ピストン４５の位相

【００２６】第２実施例：次に，図４を参照して本発明
の第２実施例を説明する。この実施例の場合には，第１
実施例における機械式ばね２５，３１，４９の代わり
に，ガスばね６１，６３，６５を使用するようにしたも
のである。又，補助ピストン４５にはピストンロッド６
７が接続されている。その他の構成は第１実施例の場合
と同様であり，同一部分には同一符号を付して示しその
説明は省略する。

【００２７】第３実施例：次に，図５を参照して本発明
の第３実施例を説明する。この実施例の場合には，第２
実施例におけるガスばね６１を高温側ディスプレ−サ５
側に，また，ガスばね６３を低温側ディスプレ−サ１１
側に，さらにガスばね６５の位置を補助ピストン４５側
としたものである。その他の構成は第２実施例の場合と
同様であり，同一部分には同一符号を付して示しその説
明は省略する。

【００２８】第４実施例：次に，図６を参照して本発明
の第４実施例を説明する。この実施例の場合には，機械
式ばねとガスばねの両方を併用するようにしている。そ
の他の構成は前記第２実施例の場合と同様であり，同一
部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

【００２９】第５実施例：次に，図７を参照して本発明
の第５実施例を説明する。この実施例の場合には，前記
第４実施例において，ガスばね６１，６３及び６５の各
位置を図示のように変更したものであり，その他の構成
は前記第４実施例の場合と同様であり，同一部分には同
一符号を付して示しその説明は省略する。

【００３０】第６実施例：次に，図８を参照して本発明
の第６実施例を説明する。この場合には，補助ピストン
４５に磁石７１を取り付け，補助シリンダ（ハウジング
１Ｄ）の外側にコイル７３を配置したものである。つま
り，リニア発電機を構成するようにしたものである。そ
の他の構成は前記第１実施例の場合と同様であり，同一
部分には同一符号を付して示しその説明は省略する。

【００３１】第７実施例：次に，図９を参照して本発明
の第７実施例を説明する。この場合には，補助ピストン
４５に磁石７１を取り付け，この磁石７１の外側であ
り，かつ補助シリンダ（ハウジング１Ｄ）の内側にコイ
ル７３を配置し，それによって，リニア発電機を構成す
るようにしたものである。その他の構成は前記第１実施
例の場合と同様であり，同一部分には同一符号を付して
示しその説明は省略する。

【００３２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によるフリ−
ピストン式熱ガス機関によると次のような効果を奏する
ことができる。 （１）まず，振動系の共振を利用して高温側ディスプレ
−サ，低温側ディスプレ−サ，補助ピストンを駆動する
ようにしているので，構造が簡単であり，軽量・小型の
装置を得ることができる。 （２）クランク機構等による機械的摩擦損失を低減させ
ることができ，性能の向上を図ることができる。 （３）上記のようなことから，出力密度が高い機関を得
ることができるので，省資源でフロンを使用しない冷暖
房が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図２】本発明の第１実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の解析モデル図である。

【図３】本発明の第１実施例を示す図で補助ピストン位
相角と補助ピストン仕事量との関係を示す特性図であ
る。

【図４】本発明の第２実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図５】本発明の第３実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図６】本発明の第４実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図７】本発明の第５実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図８】本発明の第６実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図９】本発明の第７実施例を示す図でフリ−ピストン
式熱ガス機関の構成図である。

【図１０】従来例を示す図でフリ−ピストン式熱ガス機
関の構成図である。

【符号の説明】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ：ハウジング ３：高圧側シリンダ ５：高圧側ディスプレ−サ ７：高圧側シ−ル群 ９：低圧側シリンダ １１：低圧側ディスプレ−サ １３：低圧側シ−ル群 １５，１７：中温シリンダ １９：バッファ室 ２１，２７，６７：ピストンロッド ２３，２９，４７：シ−ル群 ２５，３１，４９：機械式ばね（可撓体） ３３：加熱器 ３５：高温再生器 ３７：高温側放熱器 ３９：冷却器 ４１：低温再生器 ４３：低温側放熱器 ４５：補助ピストン ５１，５５：室 ５３：ダクト ５７：連通管 ６１，６３，６５：ガスばね ７１：磁石 ７３：コイル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須齋 嵩 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動ガスが封入されたシリンダと，この
   シリンダ内を高温室と中温室と低温室とに区画する高温
   側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サと，高温室
   と中温室をつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
   の高温側熱交換器と高温側再生器及び中温側熱交換器
   と，低温室と中温室をつなぐガス流路に配置された低温
   側熱交換器と低温側再生器及び中温側熱交換器とから成
   り，中温室或いは連通部ガス流路と連結するように補助
   シリンダ及び補助ピストンが設けられたフリ−ピストン
   式熱ガス機関において，この補助ピストンと前記の高温
   側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サをコイルば
   ねないしはガスばね等の可撓体で支え，高温側ディスプ
   レ−サと低温側ディスプレ−サ側を９０度近傍の位相で
   駆動することを特徴とするフリ−ピストン式熱ガス機
   関。
2. 【請求項２】 作動ガスが封入されたシリンダと，この
   シリンダ内を高温室と中温室と低温室とに区画する高温
   側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サと，高温室
   と中温室をつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
   の高温側熱交換器と高温側再生器及び中温側熱交換器
   と，低温室と中温室をつなぐガス流路に配置された低温
   側熱交換器と低温側再生器及び中温側熱交換器とから成
   り，中温室或いは連通部ガス流路と連結するように補助
   シリンダ及び補助ピストンが設けられたフリ−ピストン
   式熱ガス機関において，この補助ピストンと前記の高温
   側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サをコイルば
   ねないしはガスばね等の可撓体で支え，高温側ディスプ
   レ−サと低温側ディスプレ−サ側を９０度近傍の位相で
   駆動し，補助ピストンの往復運動によって発電装置を駆
   動して外部に電気出力を取り出せることを，また本発電
   装置を電動機として利用し外部から補助ピストンを駆動
   できることを特徴とするフリ−ピストン式熱ガス機関。
3. 【請求項３】 作動ガスが封入されたシリンダと，この
   シリンダ内を高温室と中温室と低温室とに区画する高温
   側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サと，高温室
   と中温室をつなぐガス流路に配置された作動ガス加熱用
   の高温側熱交換器と高温側再生器及び中温側熱交換器
   と，低温室と中温室をつなぐガス流路に配置された低温
   側熱交換器と低温側再生器及び中温側熱交換器とから成
   り，中温室或いは連通部ガス流路と連結するように補助
   シリンダ及び補助ピストンが設けられたフリ−ピストン
   式熱ガス機関において，この補助ピストンと前記の高温
   側ディスプレ−サ及び低温側ディスプレ−サをコイルば
   ねないしはガスばね等の可撓体で支え，高温側ディスプ
   レ−サと低温側ディスプレ−サ側を９０度近傍の位相で
   駆動するとともに本機関が外部に対して機械的仕事をし
   ないような補助ピストンの位相を持たせたことを特徴と
   するフリ−ピストン式熱ガス機関。