(57)【要約】【課題】少ない入力仕事で大きな出力仕事を得ることができ、再生器ユニットにおける温度差が小さくても作動が可能であり、かつ、構造が簡単なスターリングエンジンを提供する。【解決手段】気体を封入した管状のシリンダ２に再生器ユニット３を配置し、シリンダ２の一端から入力されたエネルギーを増幅して、シリンダ２の他端に出力するスターリングエンジンにおいて、シリンダ２に、複数の再生器ユニット３を直列に配置したものである。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
気体を封入した管状のシリンダに再生器ユニットを配置し、前記シリンダの一端から入力されたエネルギーを前記再生器ユニットにて増幅して、前記シリンダの他端に出力するスターリングエンジンにおいて、
前記シリンダに、複数の前記再生器ユニットを直列に配置したことを特徴とするスターリングエンジン。
【請求項２】
前記シリンダの一端に、入力された機械仕事を前記シリンダ内の仕事流に変換する圧縮ピストンを設け、前記シリンダの他端に、前記シリンダ内の仕事流を機械仕事に変換する膨張ピストンを設けた請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項３】
前記シリンダの一端に、前記シリンダ内に進行波音波を発生させるスピーカを設け、前記シリンダの他端に、前記シリンダ内の進行波音波を電力に変換する音響・電気変換器を設けた請求項１記載のスターリングエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少ない入力仕事で大きな出力仕事を得ることが可能なスターリングエンジンに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スターリングエンジンは、熱量を往復動ピストンの振動運動にエネルギ変換し、機械的動力として外部に取り出す外燃機関である。本質的に可逆的なスターリングサイクルを通じてエネルギ変換するために高い効率を持つので、スターリングエンジンは最近のエネルギ問題、環境問題の解決に重要な役割を果たす廃熱回収、有効利用技術の手段の一つとして注目される技術となっている。
【０００３】
従来のスターリングエンジンの構造を図１２（ａ）に示す。図１２（ａ）に示すスターリングエンジン９１は、α型スターリングエンジンと呼ばれる構成であり、圧縮ピストン９２と膨張ピストン９３の間のシリンダ９５に再生器ユニット９４を配置し、圧縮ピストン９２と膨張ピストン９３を位相をずらして作動させることにより、図１２（ｂ）に示すようなスターリングサイクル（圧縮・加熱・膨張・冷却のサイクル）を実現するものである。再生器ユニット９４は、圧縮ピストン９２側から膨張ピストン９３側にかけて、低温部（低温側熱交換器）、再生器（蓄熱器）、高温部（高温側熱交換器）を配置してなる。なお、図１２（ａ）におけるＱ1は、再生器ユニット９４に対する熱入力を表す。
【０００４】
このスターリングエンジン９１の圧縮ピストン９２と膨張ピストン９３が発生するトルクを図１３に示す。図１３において、縦軸のプラス側はエンジンの回転方向のトルクを表し、マイナス側はエンジンの回転方向に対し逆向きのトルクを表す。
【０００５】
図１３に示すように、膨張ピストン９３が主にエンジンの回転方向のトルクを発生させ、圧縮ピストン９２はエンジンを止める方向にトルクを発生させることが分かる。このため、α型のスターリングエンジン９１は、「圧縮ピストン９２の仕事＋機械損失」を「膨張ピストン９３の仕事」が十分に上回る状態でないと作動することができない。
【０００６】
スターリングエンジン９１の仕事の大小は主に再生器ユニット９４の温度差（低温部と高温部の温度差）により決定されるので、α型のスターリングエンジン９１は、再生器ユニット９４の温度差が十分に大きくないと作動しないエンジンといえる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平５−５４７９号公報
【特許文献２】特開２００３−８３１６６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、スターリングエンジンにおいて出力仕事を向上させるため、「並列型」の構成を有する多段スターリングエンジンが開発されている。
【０００９】
しかし、この「並列型」の多段スターリングエンジンでは、段数の数だけピストン、シリンダが必要となるため機械的に複雑となり、しかも得られる出力仕事は段数倍されるだけである。
【００１０】
さらに、上述のように、α型スターリングエンジン９１では、再生器ユニット９４における温度差が十分に大きくないと作動しないため、「並列型」の構成とした場合であっても、再生器ユニット９４における温度差を十分に大きくする、すなわち、再生器ユニット９４に比較的高温の熱源を供給する必要があった。
【００１１】
本発明は、上記事情に鑑みなされたものであり、少ない入力仕事で大きな出力仕事を得ることができ、再生器ユニットにおける温度差が小さくても作動が可能であり、かつ、構造が簡単なスターリングエンジンを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は上記目的を達成するために創案されたものであり、気体を封入した管状のシリンダに再生器ユニットを配置し、前記シリンダの一端から入力されたエネルギーを前記再生器ユニットにて増幅して、前記シリンダの他端に出力するスターリングエンジンにおいて、前記シリンダに、複数の前記再生器ユニットを直列に配置したスターリングエンジンである。
【００１３】
前記シリンダの一端に、入力された機械仕事を前記シリンダ内の仕事流に変換する圧縮ピストンを設け、前記シリンダの他端に、前記シリンダ内の仕事流を機械仕事に変換する膨張ピストンを設けてもよい。
【００１４】
前記シリンダの一端に、前記シリンダ内に進行波音波を発生させるスピーカを設け、前記シリンダの他端に、前記シリンダ内の進行波音波を電力に変換する音響・電気変換器を設けてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、少ない入力仕事で大きな出力仕事を得ることができ、再生器ユニットにおける温度差が小さくても作動が可能であり、かつ、構造が簡単なスターリングエンジンを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の一実施の形態に係るスターリングエンジンの断面図である。
【図２】図１のスターリングエンジンと従来のスターリングエンジンを比較する図である。
【図３】本発明において、進行波音波の音響パワーを再生器ユニットで増幅することを説明する図である。
【図４】本発明において、再生器ユニットの温度差を３８０Ｋとしたときの音響パワー増幅率を示す図である。
【図５】本発明の一実施の形態に係るスターリングエンジンの概略構成図である。
【図６】図５のスターリングエンジンにおけるＶＣＭの概略構成図である。
【図７】図５のスターリングエンジンにおける円管の長手方向の各位置での音響パワーを示す図であり、（ａ）は再生器ユニットを３段、（ｂ）は再生器ユニットを２段、（ｃ）は再生器ユニットを１段としたときの音響パワーを示す図である。
【図８】図５のスターリングエンジンにおける電力の増幅を説明する図である。
【図９】図５のスターリングエンジンにおける機械系−電機系の機械的インピーダンスの等価回路である。
【図１０】周波数に対する機械的インピーダンスの変動を示す図であり、（ａ）は実数成分、（ｂ）は虚数成分の変動を示す図である。
【図１１】（ａ）は図５のスターリングエンジンにおける円管の長手方向の各位置での音響インピーダンスの絶対値（｜Ｚa｜）を示す図であり、（ｂ）はその位相（ａｒｇ（Ｚa））を示す図である。
【図１２】（ａ）は従来のスターリングエンジンの断面図、（ｂ）はスターリングサイクルを説明する図である。
【図１３】図１２（ａ）のスターリングエンジンにおける圧縮ピストンと膨張ピストンが発生するトルクを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の好適な実施の形態を添付図面にしたがって説明する。
【００１８】
図１は、本実施の形態に係るスターリングエンジンの断面図である。
【００１９】
図１に示すように、スターリングエンジン１は、気体を封入した管状のシリンダ２に再生器ユニット３を配置し、シリンダ２の一端から入力されたエネルギーを再生器ユニット３にて増幅して、シリンダ２の他端に出力するものであり、シリンダ２に、複数（図１では３つ）の再生器ユニット３を直列に配置したものである。
【００２０】
より具体的には、スターリングエンジン１では、シリンダ２の一端に、入力された機械仕事Ｗinをシリンダ２内の仕事流（音響強度）に変換する圧縮ピストン４を設けると共に、シリンダ２の他端に、シリンダ２内の仕事流を機械仕事Ｗoutに変換する膨張ピストン５を設け、かつ、圧縮ピストン４と膨張ピストン５間のシリンダ２に３つ再生器ユニット３ａ，３ｂ，３ｃを順次配置したα型スターリングエンジンである。図示していないが、圧縮ピストン４と膨張ピストン５は、機械的に連結されたピストンクランク機構とされる。
【００２１】
本実施の形態では、再生器ユニット３を３つ配置する場合を説明するが、これに限られず、再生器ユニット３の数は２つ、あるいは４つ以上であってもよい。
【００２２】
各再生器ユニット３ａ，３ｂ，３ｃは、圧縮ピストン４側から膨張ピストン５側にかけて、低温部（低温側熱交換器）６、再生器（蓄熱器）７、高温部（高温側熱交換器）８を配置してなる（図３参照）。再生器７は、薄板や細管を束ねて流体の境界層程度の狭い流路を多数形成したものである。再生器ユニット３の詳しい構造については、従来技術に属するので、ここでは省略する。なお、図１におけるＱ1，Ｑ2，Ｑ3は、再生器ユニット３ａ，３ｂ，３ｃに対する熱入力を表す。
【００２３】
スターリングエンジン１では、従来１つであった再生器ユニット３を複数直列に配置し、さらに、圧縮ピストン４から膨張ピストン５に向かう進行波（仕事流、変位振幅の進行波）を発生させることで、圧縮ピストン４から入力された進行波のパワー（変位振幅）を１段目の再生器ユニット３ａ、２段目の再生器ユニット３ｂ、３段目の再生器ユニット３ｃで順次増幅し、増幅された進行波を膨張ピストン５で機械仕事Ｗoutに変換する。
【００２４】
図２に示すように、本実施の形態に係るスターリングエンジン１と、再生器ユニット３を１つ配置した従来のスターリングエンジン９１とを比較すると、従来のスターリングエンジン９１における圧縮ピストン９２の機械仕事Ｗinは、スターリングエンジン１においては、圧縮ピストン４の機械仕事Ｗinと１，２段目の再生器ユニット３ａ，３ｂの熱入力Ｑ1，Ｑ2に置き換えられる。
【００２５】
つまり、スターリングエンジン１では、圧縮ピストン４の入力仕事が小さくても、１，２段目の再生器ユニット３ａ，３ｂで進行波のエネルギ（パワー）が増幅されるため、３段目の再生器ユニット３ｃに入力される進行波のエネルギ（パワー）を従来と同等にすることができ、結果として、圧縮ピストン４の入力機械仕事Ｗinが小さくても、膨張ピストン５では従来と同じ出力機械仕事Ｗoutが得られる。
【００２６】
以上説明したように、スターリングエンジン１によれば、シリンダ２に複数の再生器ユニット３を直列に配置しているため、少ない入力機械仕事Ｗinで大きな出力機械仕事Ｗoutを得ることが可能となり、入力機械仕事Ｗinを大幅に低減することが可能である。
【００２７】
また、スターリングエンジン１によれば、１つ１つの再生器ユニット３の温度差（低温部６と高温部８の温度差）が小さくても、各再生器ユニット３で進行波が順次増幅されるため、１つの再生器ユニット３を配置した従来のスターリングエンジン９１と比較して、１つ１つの再生器ユニット３の温度差が小さくてもスターリングエンジン１を作動させることが可能である。
【００２８】
さらに、スターリングエンジン１によれば、複数の再生器ユニット３を配置しているため、スターリングエンジン１内に熱を入れやすくなる。
【００２９】
ここで、シリンダ２に複数の再生器ユニット３を直列に配置することで、進行波のパワーを順次増幅することができる根拠について説明する。
【００３０】
図３に示すように、進行波音波が温度差（正の温度勾配）を有する再生器ユニット３を通過すると、進行波音波の音響パワーが増幅する可能性をCeperleyが示した。しかし、この現象は約３０年間実証されていなかった。なお、図３においてＴcは再生器ユニット３の低温部６の温度、Ｔhは高温部８の温度を表している。
【００３１】
本発明者は、この現象を実験的に確認することに成功した。つまり、入力される進行波音波に対し適切な再生器ユニット３を配置すれば、再生器ユニット３通過時にスターリングサイクル（圧縮・加熱・膨張・冷却）が実行され、進行波音波の音響パワーが増幅されることが確認できた。
【００３２】
より具体的には、本発明者は、再生器ユニット３における熱交換の程度を等温的熱交換から断熱的熱交換へと系統的に変化させることで、進行波音波増幅が可能になる条件を明らかにした。
【００３３】
この実験において心臓部となるのは、再生器７とその両端の低温部６，高温部８からなる再生器ユニット３である。再生器ユニット３は、外部音源から供給される音響パワーの増幅器として動作する。低温部６，高温部８は、再生器７両端の温度を調整する役割を有する。再生器ユニット３を進行波音波が伝播する配管内にセットし、一端においた外部音源から再生器ユニット３の低温部６から高温部８へ向けて通過するように進行波音波を発生させた。再生器ユニット３の再生器７の流路半径と音波周波数を系統的に変化させ、入力音響パワーと出力音響パワーの比で与えられる増幅率を実験的に調べた。
【００３４】
その結果、再生器７の流路半径と音波周波数、および気体の温度拡散係数で決まる、再生器７内の流路壁と音波との熱交換の程度を表す無次元量によって、増幅効果が支配され、熱交換が等温的に近づくとき、増幅率は理想値である高温部８と低温部６の温度比（Ｔh／Ｔc）に近づくことを見出した。
【００３５】
図４に示すように、例えば、再生器ユニット３における温度差ΔＴ（＝Ｔh−Ｔc）を３８０Ｋとし、高温部８と低温部６の温度比（Ｔh／Ｔc）を２．３とすると、音響パワー増幅率Ｇとしては、Ｇ＝１．９３（＝０．８Ｔh／Ｔc）を実現できた。よって、同条件の３つの再生器ユニット３を直列配置すると、Ｇ3（約１０倍）という高い増幅率を実現できることになる。１０倍という増幅率は、１つの再生器ユニット３を配置した場合には実に３０００Ｋの温度差が必要になるので、再生器ユニット３の多段化の効果は明確である。
【００３６】
進行波音波は、圧力・流速が同位相であり、α型のスターリングエンジン１中の圧力・流速の位相関係と同じである。つまり、スターリングエンジン１においても、再生器ユニット３を直列に複数配置すると、進行波のパワーが再生器ユニット３を通過する毎に増幅されることになる。
【００３７】
図５に示すスターリングエンジン５１は、円筒状の円管（シリンダ）５２の両端をベローズ５３ａ，５３ｂで閉じると共に、一方（図示上方）のベローズ５３ａに、ベローズ５３ａを加振して円管５２内に進行波音波を発生させるスピーカ５４を設け、他方（図示下方）のベローズ５３ｂに円管５２内の進行波音波を電力に変換する音響・電気変換器としてのＶＣＭ（Voice Coil Motor）５５を設け、さらに、円管５２内に３つの再生器ユニット５６を直列に配置したスターリングエンジン発電機である。
【００３８】
スピーカ５４には、スピーカ５４を加振する電気信号を発生させるファンクションジェネレータ１００と、ファンクションジェネレータ１００からの電気信号を増幅してスピーカ５４に出力するパワーアンプ１０１とが接続され、所定の電力の電気信号をスピーカ５４に入力するようにされる。
【００３９】
再生器ユニット５６は、スピーカ５４側からＶＣＭ５５側にかけて低温部５７、再生器５８、高温部５９を順次配置してなる。低温部５７は、冷媒Ｃを循環させる冷媒通路５７ａと、その冷媒通路５７ａを通過する冷媒Ｃと円管５２内に封入された気体との間で熱交換を行う低温側熱交換器５７ｂとを備える。また、高温部５９は、ヒータ５９ａと、ヒータ５９ａと円管５２内に封入された気体との間で熱交換を行う高温側熱交換器５９ｂとを備える。再生器５８は、薄板や細管を束ねて流体の境界層程度の狭い流路を多数形成したものである。
【００４０】
ＶＣＭ５５は、図６に示すように、ベローズ５３ｂの端面に連結された支柱６０と、支柱６０の端部に一体に形成された断面視で略逆Ｕ字状のコイル保持部材６１と、コイル保持部材６１の外周に形成されたコイル６２と、コイル保持部材６１に臨むように対向して配置された永久磁石６３とを備える。ＶＣＭ５５では、進行波音波によりベローズ５３ｂが振動（図示上下方向に振動）されると、コイル６２が設けられたコイル保持部材６１が振動し、永久磁石６３により形成された磁界をコイル６２が横切ることにより、進行波音波を電力に変換する。なお、図６においてＰaは円管５２内の音波の音圧、Ｕaは断面平均流速、Ａaは円管５２の断面積、Ｐ1はベローズ５３ｂ底面の圧力、Ｕ1はベローズ５３ｂの速度、Ａ1はベローズ５３ｂの有効断面積を表す。
【００４１】
また、スターリングエンジン５１では、スピーカ５４（ファンクションジェネレータ６０）で発生する音波周波数を、ＶＣＭ５５の機械的インピーダンスの虚数成分が０となるような値近傍に調節することで、進行波音波が発生できる。このときＶＣＭ５５は受動的に動作するので、積極的に制御する必要はない。ＶＣＭ５５の振動状態はレーザ変位センサ１０３で計測可能であり、吸収した仕事流を計測できる。なお、図１で説明したスターリングエンジン１においては、機械的に連結されたピストンクランク機構（圧縮ピストン４、膨張ピストン５）でシリンダ２内に進行波が発生するため、特にこれも制御は必要でない。
【００４２】
スターリングエンジン５１では、スピーカ５４から発生した進行波音波の音響パワーを、正の温度勾配を有する３つの再生器ユニット５６で順次増幅し、ＶＣＭ５５で進行波音波の音響パワーを電力に変換する。換言すると、円管５２内に進行波音波が発生するようにスピーカ５４を加振した上で、ＶＣＭ５５の発電量を制御すると、スピーカ５４から入力された音のエネルギ（進行波音波の音響パワー）が再生器ユニット５６を通過する度に増幅される。円管５２の長手方向の長さは、７０ｃｍ程度とされ、円管５２全体で圧力と流速の位相関係を進行波位相に保つようにされている。
【００４３】
本実施の形態では、円管５２に一定間隔で小型のゲージ圧トランスデューサ１０４を配置し、各ゲージ圧トランスデューサ１０４からの出力をアンプ１０５を介してＦＴＴアナライザ１０６に出力し、ＦＴＴアナライザ１０６にて円管５２の長手方向の各位置での音響パワーを計測した。計測結果を図７（ａ）に示す。また、同様に、再生器ユニット５６を２段、１段とした場合の計測結果を図７（ｂ）、図７（ｃ）にそれぞれ示す。なお、再生器ユニット５６における低温部５７の温度Ｔcと高温部５９の温度Ｔhの温度差ΔＴは、ΔＴ＝２８０℃、また温度比はＴh／Ｔc＝１．９５としている。図７（ａ）〜（ｃ）において、横軸は円管５２の長手方向での位置（円管５２のスピーカ５４側の端部からの距離）を表し、ハッチング部分は再生器ユニット５６を表している。
【００４４】
図７（ａ）〜（ｃ）に示すように、再生器ユニット５６を複数直列に配置すると、進行波音波の音響パワーが再生器ユニット５６を通過する毎に増幅されていることが分かる。３つの再生器ユニット５６を配置したスターリングエンジン５１では、音響パワーが約５倍となっている。１段の再生器ユニット５６を用いて５倍の音響パワーを実現するには、１５００Ｋ程度の温度差が必要になることから、従来と比較して、１つ１つの再生器ユニット５６の温度差を小さくできることがわかる。
【００４５】
図８に示すように、例えば、スターリングエンジン５１に４ｍＷの音響パワーを入力した場合、３つの再生器ユニット５６で順次増幅された音響パワーは、５倍の２０ｍＷとなる。得られた２０ｍＷの音響パワーをＶＣＭ５５により電力に変換すると、機械系−電気系の機械的インピーダンスにより減衰するものの、８ｍＷと入力した音響パワーの２倍の電力が得られた。電気的負荷ＺL（ここでは７Ωの抵抗）を接続したときの機械系−電気系の機械的インピーダンスは、図９のように表される。図９において、Ｂは有効磁束密度、ｌはコイル一巻きの導線長さ、ＺMはＶＣＭ５５の機械的インピーダンス、ＺEはＶＣＭ５５の電気的インピーダンスである。
【００４６】
ここで、スターリングエンジン５１における進行波の発生条件について図６を用いて説明しておく。
【００４７】
図６において、音響系と機械系の関係は、以下のように表される。
【００４８】
Ｕa＝Ａ1Ｕ1／Ａa      ・・・（１）
Ｐ1＝Ｆ1／Ａ1         ・・・（２）
Ｚa＝Ｐa／Ｕa         ・・・（３）
但し、Ｐa：円管内の音波の音圧
Ｕa：断面平均流速
Ａa：円管の断面積、
Ｐ1：ベローズ底面の圧力
Ｕ1：ベローズの速度
Ａ1：ベローズの有効断面積
Ｚa：音響インピーダンス
Ｆ1：ベローズに加わる力
また、機械系と電気系の関係は以下のようになる。
【００４９】
Ｖ1＝ＺEＩ1＋ＴＵ1      ・・・（４）
Ｆ1＝−ＴＩ1＋ＺMＵ1    ・・・（５）
但し、ＺM：機械的インピーダンス
ＺE：電気的インピーダンス
Ｖ1：コイルに発生する電圧
Ｉ1：コイルに発生する電流
Ｔ：磁束密度Ｂとコイル長さｌの積で与えられる変換係数
式（４），（５）より、Ｉ1＝０とすると、
ＺM＝Ｆ1／Ｕ1      ・・・（６）
となる。
【００５０】
Ｐ1≒Ｐaであるから、式（３）に式（１），（２）を代入すると、
Ｚa＝（Ａa／Ａ12）・（Ｆ1／Ｕ1）    ・・・（７）
となる。
【００５１】
式（７）と式（６）より、音響インピーダンスＺaと機械的インピーダンスＺMとの関係は、下式（８）で表される。
【００５２】
Ｚa＝（Ａa／Ａ12）・ＺM        ・・・（８）
したがって、式（８）で表される音響インピーダンスＺaを実数（ρmＣ；ρmは気体の時間平均密度、Ｃは気体の音速）とする、すなわち、機械的インピーダンスＺMを実数とすることで、進行波音波が実現できる。
【００５３】
図１０（ａ），（ｂ）に示すように、機械的インピーダンスＺMは進行波音波の波長ｆによりその実数成分と虚数成分が変化する。したがって、機械的インピーダンスＺMの虚数成分を０とする、すなわち、スピーカ５４にて１５Ｈｚの音波を出力するようにし、適切な断面積Ａaを有する円管５２を用いることにより、進行波音波が実現できる。これにより、図１１（ａ）に示すように、円管５２の全長にわたって音響インピーダンスＺaの絶対値（｜Ｚa｜）をρmＣの７５％でほぼ一定とし、図１１（ｂ）に示すように、その位相（ａｒｇ（Ｚa））をほぼ０°に保つことができる。
【００５４】
以上説明したように、本発明のスターリングエンジン１，５１では、シリンダ２（あるいは円管５２）に、複数の再生器ユニット３，５６を直列に配置している。
【００５５】
従来、「並列型」の構造を有するスターリングエンジンでは、段数の数だけピストン４，５、シリンダ２（あるいは円管５２、スピーカ５４、ＶＣＭ５５）が必要になり、しかも得られる出力仕事は段数倍されるだけであった。
【００５６】
これに対して、本発明のスターリングエンジン１，５１では、再生器ユニット３，５６の数が増えるのみで機械的な複雑さが増すわけではない。しかも、得られる進行波のパワーは再生器ユニット３，５６の数に対して指数関数的に増加する。よって、再生器ユニット３，５６に与える温度差がたとえ小さくても、比較的大きな出力を簡便な機構で実現できる。
【００５７】
また、本発明のスターリングエンジン１，５１では、複数の再生器ユニット３，５６を直列に配置しているため、各再生器ユニットで指数関数的に進行波のパワーを増幅でき、少ない入力仕事で大きな出力仕事を得ることが可能となり、入力仕事を大幅に低減することが可能である。
【００５８】
さらに、本発明のスターリングエンジン１，５１では、複数の再生器ユニット３，５６を配置しているため、スターリングエンジン１，５１内に熱を入れやすくなる。
【００５９】
上記実施の形態では、再生器ユニット３，５６を全て進行波を増幅するために用いたが、使用する再生器ユニット３，５６のうち一つを、進行波の上流側を冷却水などで室温に保てば、逆スターリングサイクルの結果、下流側が冷却されるため、出力パワーを、機械仕事や電力だけでなく冷却にも利用できる。これは、スターリングエンジンとスターリングクーラを機械的に接続したビルマイヤ機関と同様であるが、本発明によれば、複数の再生器ユニット３，５６を直列に配置するという圧倒的に簡単な構造で実現することができる。
【００６０】
なお、気柱共鳴管の中にできる定在波音波の節に再生器ユニットを配置することで音響パワーの増幅が効果的に行えるという主張もされているが、この場合、定在波音波の節にピンポイントに再生器ユニットを配置することが必要なため、再生器ユニット同士の間隔が半波長程度離れることになる。つまり、定在波を用いた方法では、多数の再生器ユニットをコンパクトに配置することは困難である。本発明では、進行波を用いるので、再生器ユニットを配置する自由度が高く、再生器ユニットをコンパクトに配置できる。
【符号の説明】
【００６１】
１  スターリングエンジン
２  シリンダ
３  再生器ユニット
４  圧縮ピストン
５  膨張ピストン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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