(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
相互に連通する加熱側シリンダ及び冷却側シリンダ，前記加熱側シリンダに収容された加熱側ピストン，前記加熱側ピストンに対し９０°の位相遅れを以て動作する，前記冷却側シリンダに収容された冷却側ピストンを備えた２ピストン形のスターリングエンジンにおいて，
前記加熱側シリンダ内の流体を加熱する加熱器と，前記冷却側シリンダ内の流体を冷却する冷却器をそれぞれ設け，
前記加熱側シリンダ及び冷却側シリンダにおける流体の導入口及び排出口の形成側の死点を前記加熱側ピストン及び冷却側ピストンの上死点とし，
前記加熱側ピストンが上死点と下死点との間の中間点から下死点に至る膨張サイクルにおいて前記加熱側シリンダと該加熱側シリンダに連通する前記加熱器内の空間を，前記冷却側シリンダより遮断すると共に密閉し，前記冷却側ピストンが下死点から中間点に至る収縮サイクルにおいて前記冷却側シリンダと該冷却側シリンダに連通する前記冷却器内の空間を，前記加熱側シリンダより遮断すると共に密閉するバルブ機構を設けたことを特徴とする２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項２】
前記加熱側シリンダの前記導入口に連通された前記加熱器の入口と，前記冷却側シリンダの前記排出口間を連通する加熱側通路と，
前記冷却側シリンダの前記導入口に連通された前記冷却器の入口と，前記加熱側シリンダの前記排出口間を連通する冷却側通路をそれぞれ設けると共に，
前記加熱側ピストンが中間点から下死点に至る前記膨張サイクルにおいて前記加熱側通路及び冷却側通路のいずれ共に閉じ，
前記加熱側ピストンが下死点から中間点に至るサイクルにおいて前記冷却側通路を開くと共に前記加熱側通路を閉じ，
前記冷却側ピストンが下死点から中間点に至る前記収縮サイクルにおいて前記冷却側通路及び前記加熱側通路のいずれ共に閉じ，
前記冷却側ピストンが中間点から上死点に至るサイクルにおいて前記加熱側通路を開くと共に前記冷却側通路を閉じる，開閉弁を前記バルブ機構として設けたことを特徴とする請求項１記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項３】
前記開閉弁として，前記加熱側通路と前記加熱器の入口間に設けられた第１バルブ，前記加熱側シリンダの前記排出口と前記冷却側通路間に設けられた第２バルブ，前記冷却側通路と前記冷却器の入口間に設けた第３バルブ，及び前記冷却側シリンダの排出口と前記加熱側通路間に設けられた第４バルブを設け，
前記加熱側ピストンが中間点から下死点に至る前記膨張サイクルにおいて前記第１バルブ，第２バルブ，第４バルブを閉じると共に前記第３バルブを開き，
前記加熱側ピストンが下死点から中間点に至るサイクルにおいて前記第１バルブ，第２バルブ，第３バルブを開くと共に，第４バルブを閉じ，
前記加熱側ピストンが中間点から上死点に至る前記収縮サイクルにおいて第１バルブを開くと共に，第２バルブ，第３バルブ，第４バルブを閉じ，
前記加熱側ピストンが上死点から中間点に至るサイクルにおいて第１バルブ，第３バルブ，第４バルブを開くと共に第２バルブを閉じることを特徴とする請求項２記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項４】
前記開閉弁が，前記加熱側ピストン及び冷却側ピストンによって回転されるクランクシャフトの回転に従って動作するロータリバルブによって構成されることを特徴とする請求項２又は３記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項５】
前記加熱器及び冷却器内に形成された流体の流路中に，熱伝導性の良い材料によって構成され，且つ，流体透過性を有する網状体ないしは多孔体によって構成された伝熱体を設けたことを特徴とする請求項２〜４いずれか１項記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項６】
前記加熱側通路及び前記冷却側通路の少なくとも一部分を熱伝導性の良い材質で形成してそれぞれに伝熱部を形成すると共に，前記加熱側通路の前記伝熱部と前記冷却側通路の前記伝熱部の双方を共に熱伝導性の良い材質から成る伝熱体で覆い，前記加熱側通路を通る流体と前記冷却側通路を通る流体の熱交換を行う再生器としたことを特徴とする請求項２〜５いずれか１項記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項７】
前記加熱器と前記加熱側シリンダ，及び前記冷却器と前記冷却側シリンダを，それぞれ一体的に形成したことを特徴とする請求項１〜６いずれか１項記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項８】
前記加熱器及び前記冷却器に，有底円筒状のケーシングと，前記ケーシング内に同心状に配置された排気管をそれぞれ設け，
前記加熱側シリンダ及び冷却側シリンダの軸線上における前記上死点側の端部にそれぞれ導入口を形成すると共に，
前記加熱器の前記排気管を前記加熱側シリンダの前記導入口に連通して，前記加熱器を前記加熱側シリンダの軸線延長上に配置すると共に，前記冷却器の前記排気管を前記冷却用シリンダの前記導入口に連通して，前記冷却器を前記冷却側シリンダの軸線延長上に配置したことを特徴とする請求項２又は３記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項９】
前記加熱側シリンダの上死点側端部と前記加熱器のケーシングの開口端とを，共通の端板で塞ぐと共に，この端板に，前記加熱器の前記排気管の外周と前記ケーシングの内周間に形成された前記加熱器の入口に一端を連通する前記加熱器の入口流路と，前記加熱側シリンダの排気口に一端を連通する排気流路を形成すると共に，前記入口流路の他端に設けられて前記加熱側通路と連通されるバルブと，前記排気流路の他端に連通され前記冷却側通路に連通するバルブをそれぞれ前記端板に設けたことを特徴とする請求項８記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項１０】
前記冷却側シリンダの上死点側端部と前記冷却器のケーシングの開口端とを，共通の端板で塞ぐと共に，この端板に，前記冷却器の前記排気管の外周と前記ケーシングの内周間に形成された前記冷却器の入口に一端を連通する前記冷却器の入口流路と，前記冷却側シリンダの排気口に一端を連通する排気流路を形成すると共に，前記入口流路の他端に設けられて前記冷却側通路と連通されるバルブと，前記排気流路の他端に連通されて前記加熱側通路に連通するバルブをそれぞれ前記端板に設けたことを特徴とする請求項８又は９記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【請求項１１】
前記加熱器の排気管の外周とケーシングの内周間，及び前記冷却器の排気管の外周とケーシングの内周間に，それぞれ流体通過性を有する網状もしくは板状の金属から成る伝熱体を，気体の通過を阻害しない程度に充填したことを特徴とする請求項８〜１０いずれか１項記載の２ピストン形スターリングエンジン。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスターリングエンジンに関し，より詳細には２ピストン形（α形）のスターリングエンジンの改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
スターリングエンジンは，連通した加熱室と冷却室を備えた空間内における前記加熱室と冷却室の容積比を変化させることにより，加熱室の容積を大きくした場合には前記空間内の気体が膨張し，冷却室の容積を大きくした場合には前記空間内の気体を収縮することを利用し，前記空間内における気体の膨張と収縮を交互に繰り返し行うことで，この気体の膨張，収縮に伴うピストンの往復動を機械的なエネルギとして取り出すことができるように構成した，外燃機関と呼ばれる機関の一種である。
【０００３】
このスターリングエンジンには，α形，β形，γ形の３形態があり，このうちのβ形，γ形は，図４に示すようにディスプレーサ１１１と呼ばれる部材でシリンダ１３０，１３０’内を前述の加熱室１１０と冷却室１２０に仕切り，加熱室１１０を加熱する加熱器１６０と，冷却室１２０を冷却する冷却器１７０を設けると共に，ディスプレーサ１１１の移動によって加熱室１１０と冷却室１２０の容積比を変化させることでシリンダ１３０，１３０’内の気体を膨張，収縮させ，この気体の膨張，収縮によってパワーピストン１１２を往復動させることにより機械的な運動エネルギを取り出すことができるように構成したものであり，図４（Ａ）に示すように加熱室１１０と冷却室１２０を，パワーピストン１１２を設けたと同一のシリンダ１３０内に形成したものがβ形，図４（Ｂ）に示すように加熱室１１０及び冷却室１２０が形成されたシリンダ１３０’と，パワーピストン１１２を収容したシリンダ１３１とを別個に形成したものがγ形と呼ばれている。
【０００４】
これに対し，α形と呼ばれる２ピストン形のスターリングエンジン２００は，加熱側ピストン２１１と冷却側ピストン２２１，前記各ピストン２１１，２２１をそれぞれ収容する，加熱器２６０によって加熱される加熱側シリンダ２１０及び冷却器２７０によって冷却される冷却側シリンダ２２０，並びに前記シリンダ２１０，２２０間を連通する連結路２３０を備え，加熱側ピストン２１１と冷却側ピストン２２１とを位相差（加熱側ピストン２１１に対し冷却側ピストン２２１が９０°遅れ）を以て動作させることにより，加熱側シリンダ２１０内に形成された加熱室２１０’と，冷却側シリンダ２２０内に形成された冷却室２２０’の容積比を変化させることで，図４を参照して説明したβ形，γ形のスターリングエンジンが備えていたディスプレーサを不要とした構成となっている。
【０００５】
すなわち，図５（Ａ）に示すように冷却室２２０’に対し加熱室２１０’の容積が大きい状態では，空間内の空気は加熱されて膨張するために，加熱側，冷却側の両ピストン２１１，２２１にはいずれもこれを押し下げる方向の力が働き図５（Ｂ）に示す位置迄押し下げられる。
【０００６】
一方，図５（Ｃ）に示すように加熱室２１０’に対して冷却室２２０’の容積が大きい状態では空間内の空気は冷却されて収縮するので両ピストン２１１，２２１を引き上げる方向の力が生じ，図５（Ｄ）に示す位置迄引き上げられる。このようにしてピストン２１１，２２１に対して働く力を，クランクシャフト（図示せず）等を介して運動エネルギとして取り出すと共に，図５（Ｂ），（Ｃ）間及び図５（Ｄ），（Ａ）間の動作をクランクシャフトに取り付けたフライホイール等によって行わせることで，連続動作させることができるように構成されている。
【０００７】
なお，このような２ピストン形のスターリングエンジン２００では，加熱室２１０’と冷却室２２０’は，単一の連通路２３０によって連通して，密閉された空間として形成するのが一般的であるが，加熱室と冷却室とを連通する経路を復路とし，各流路を開閉制御する弁を設けるようにしたスターリングエンジンも提案されている。（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開昭６０−４０７６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
図４及び図５を参照して説明したスターリングエンジンは，熱機関の中では唯一の可逆サイクルであり，理論的にはカルノーサイクルに近い高効率のエンジンであるが，現実には高効率で大きな出力を得ようとした場合，装置構成（特にシリンダ）が大型化する等，一般に普及するには種々の問題点を有している。
【００１０】
このようなスターリングエンジンの小型化を可能とし，一般への普及を促進するためには，加熱，冷却によって生じる流体の膨張，収縮エネルギを，より効率良く運動エネルギとして取り出す必要がある。
【００１１】
しかし，従来の一般的なα形のスターリングエンジンにあっては，加熱室２１０’と冷却室２２０’間を単一の連通路２３０で連結した構成としているため，加熱室２１０’内の気体と冷却室２２０’内の気体が混合することにより熱の損失が生じると共に，加熱，冷却によって生じた圧力が他方の室に逃げるため，圧力損失を生じる。
【００１２】
また，前述した特許文献１は，シリンダ内の気体をエンジンの１サイクル毎に外部密閉容器内のガスもしくは大気と略全量入れ換えることで，冷却器等が不要となり，冷却に要していたエネルギの負担を無くすことができるものとなっている。
【００１３】
しかし，特許文献１に記載のスターリングエンジンでは，連通路の改善は部分的なものであり，再生器からシリンダ２までの経路は従来のままの単一経路であり，この間の改善がなされていない。このため，このスターリングエンジンでは，単一路間で高温気体と低温気体の混合が起こり，効率が低下する。
【００１４】
そこで本発明は，２ピストン形のスターリングエンジンにおいて，このような不具合を改善すると共に，機体を設置に有利な形状に改善することにより，高効率でかつ高出力を得ることができる構造を提供し，スターリングエンジンの小型化，高性能化を実現することによって，スターリングエンジンの一般的な普及を図ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
以下に，課題を解決するための手段を，発明を実施するための形態で使用する符号と共に記載する。この符号は，特許請求の範囲の記載と発明を実施するための形態の記載との対応を明らかにするためのものであり，言うまでもなく，本願発明の特許請求範囲の技術的範囲の解釈に制限的に用いられるものではない。
【００１６】
上記目的を達成するために，本発明の２ピストン形スターリングエンジン１は，相互に連通する加熱側シリンダ１０及び冷却側シリンダ２０，前記加熱側シリンダ１０に収容された加熱側ピストン１１，前記加熱側ピストン１１に対し９０°の位相遅れを以て動作する，前記冷却側シリンダ２０に収容された冷却側ピストン２１を備えた２ピストン形のスターリングエンジン１において，
前記加熱側シリンダ１０内の流体を加熱する加熱器６０と，前記冷却側シリンダ２０内の流体を冷却する冷却器７０をそれぞれ設け，
前記加熱側シリンダ１０及び冷却側シリンダ２０における流体の導入口１２，２２及び排出口１３，２３の形成側の死点を前記加熱側ピストン１１及び冷却側ピストン２１の上死点とし，
前記加熱側ピストン１１が上死点と下死点との間の中間点から下死点に至る膨張サイクル（図２におけるＴ0−Ｔ1）において前記加熱側シリンダ１０と該加熱側シリンダ１０に連通する前記加熱器６０内の空間を，前記冷却側シリンダ２０より遮断すると共に密閉し，前記冷却側ピストン２１が下死点から中間点に至る収縮サイクル（図２におけるＴ2−Ｔ3）において，前記冷却側シリンダ２０と該冷却側シリンダ２０に連通する前記冷却器７０内の空間を，前記加熱側シリンダ１０より遮断すると共に密閉するバルブ機構（実施例においてロータリバルブ８１〜８４）を設けたことを特徴とする（請求項１）。
【００１７】
上記構成の２ピストン形スターリングエンジン１において，前記加熱側シリンダ１０の導入口１２に連通された前記加熱器６０の入口と，前記冷却側シリンダ２０の排出口２３間を連通する加熱側通路４１と，
前記冷却側シリンダ２０の前記導入口２２に連通された冷却器７０の入口と，前記加熱側シリンダ１０の排出口１３間を連通する冷却側通路５１をそれぞれ設け，
前記バルブ機構を，
前記加熱側ピストン１１が中間点から下死点に至る前記膨張サイクル（図２中のＴ0−Ｔ1）において前記加熱側通路４１及び冷却側通路５１のいずれ共に閉じ，
前記加熱側ピストン１１が下死点から中間点に至るサイクル（図２中のＴ1−Ｔ2）において前記冷却側通路５１を開くと共に前記加熱側通路４１を閉じ，
前記冷却側ピストン２１が下死点から中間点に至る前記収縮サイクル（図２中のＴ2−Ｔ3）において前記冷却側通路５１及び前記加熱側通路４１のいずれ共に閉じ，
前記冷却側ピストン２１が中間点から上死点に至るサイクル（図２中のＴ3−Ｔ0）において前記加熱側通路４１を開くと共に前記冷却側通路５１を閉じる，開閉弁（実施形態においてロータリバルブ８１〜８４）によって構成するものとしても良い（請求項２）。
【００１８】
更に，前記開閉弁として，前記加熱側通路４１と前記加熱器６０の入口間に設けられた第１バルブ８１，前記加熱側シリンダ１０の排出口１３と前記冷却側通路５１間に設けられた第２バルブ８２，前記冷却側通路５１と前記冷却器７０の入口間に設けた第３バルブ８３，及び前記冷却側シリンダ２０の排出口２３と前記加熱側通路４１間に設けられた第４バルブ８４を設け，
前記加熱側ピストン１１が中間点から下死点に至る前記膨張サイクル（図２中のＴ0−Ｔ1）において前記第１バルブ８１，第２バルブ８２，第４バルブ８４を閉じると共に前記第３バルブ８３を開き〔図３（Ａ）〕，
前記加熱側ピストン１１が下死点から中間点に至るサイクル(図２中のＴ1−Ｔ2)において前記第１バルブ８１，第２バルブ８２，第３バルブ８３を開くと共に，第４バルブ８４を閉じ〔図３（Ｂ）〕，
前記加熱側ピストン１１が中間点から上死点に至る前記収縮サイクル（図２中のＴ2−Ｔ3）において第１バルブ８１を開くと共に，第２バルブ８２，第３バルブ８３，第４バルブ８４を閉じ〔図３（Ｃ）〕，
前記加熱側ピストン１１が上死点から中間点に至るサイクル（図２中のＴ3−Ｔ0）において第１バルブ８１，第３バルブ８３，第４バルブ８４を開くと共に第２バルブ８２を閉じる〔図３（Ｄ）〕ように各バルブ８１〜８４を制御するようにしても良い（請求項３）。
【００１９】
なお，前記開閉弁は，前記加熱側ピストン１１及び冷却側ピストン２１によって回転されるクランクシャフト３２の回転に従って動作するロータリバルブによって構成することができる（請求項４）。
【００２０】
更に，上記構成の２ピストン形スターリングエンジンにおいて，前記加熱器６０及び冷却器７０内に形成された流体の流路中に，熱伝導性の良い材料によって構成され，且つ，流体透過性を有する網状体ないしは多孔体によって構成された伝熱体６３，７３を設けるものとすることもできる（請求項５）。
【００２１】
加えて，前記加熱側通路４１及び前記冷却側通路５１の少なくとも一部分を熱伝導性の良い材質で形成してそれぞれに伝熱部４１ａ，５１ａを形成すると共に，前記加熱側通路４１の前記伝熱部４１ａと前記冷却側通路５１の前記伝熱部５１ａの双方を共に熱伝導性の良い材質から成る伝熱体９１で覆い，前記加熱側通路４１を通る流体と前記冷却側通路５１を通る流体の熱交換を行う再生器９０とすることもできる（請求項６）。
【００２２】
前記加熱器６０と前記加熱側シリンダ１０，及び前記冷却器７０と前記冷却側シリンダ２０は，それぞれ一体的に形成することが好ましい（請求項７）。
【００２３】
更に，前記加熱器６０及び前記冷却器７０に，有底円筒状のケーシング６１，７１と，前記ケーシング６１，７１内に同心状に配置された排気管６８，７８をそれぞれ設け，
前記加熱側シリンダ１０及び冷却側シリンダ２０の軸線上における前記上死点側の端部にそれぞれ導入口１２，２２を形成すると共に，
前記加熱器６０の前記排気管６８を前記加熱側シリンダ１０の前記導入口１２に連通して，前記加熱器６０を前記加熱側シリンダ１０の軸線延長上に配置すると共に，前記冷却器７０の前記排気管７８を前記冷却用シリンダ２０の前記導入口２２に連通して，前記冷却器７０を前記冷却側シリンダ２０の軸線延長上に配置した構成とすることもできる（請求項８）。
【００２４】
この構成において，加熱側シリンダ１０の上死点側端部１０ａと加熱器６０のケーシング６１の開口端部６１ａとを，共通の端板１５で塞ぐと共に，この端板１５に，前記加熱器６０の前記排気管６８の外周と前記ケーシング６１の内周間に形成された前記加熱器６０の入口６９に一端を連通する前記加熱器６０の入口流路１６と，前記加熱側シリンダ１０の排気口１３に一端を連通する排気流路１７を形成すると共に，前記入口流路１６の他端に設けた前記第１バルブ８１と，前記排気流路１７の他端に連通する前記第２バルブ８２をそれぞれ前記端板１５に設けた構成とすることもできる（請求項９：図１中の拡大図参照）。
【００２５】
更に，冷却側シリンダ２０の上死点側端部２０ａと冷却器７０のケーシング７１の開口端７１ａとを，共通の端板２５で塞ぐと共に，この端板２５内に，前記冷却器７０の前記排気管７８の外周と前記ケーシング７１の内周間に形成された前記冷却器７０の入口７９に一端を連通する前記冷却器の入口流路２６と，前記冷却側シリンダ２０の排気口２３に一端を連通する排気流路２７を形成すると共に，前記入口流路２６の他端に設けた前記第３バルブ８３と，前記排気流路２７の他端に連通する前記第４バルブ８４をそれぞれ前記端板２５に設けた構成とすることもできる（請求項１０：図１中の拡大図参照）。
【００２６】
更に上記構成において，前記加熱器６０の排気管６８の外周とケーシング６１の内周間，及び前記冷却器７０の排気管７８の外周とケーシング７１の内周間に，それぞれ流体通過性を有する網状もしくは板状の金属から成る伝熱体を，気体の通過を阻害しない程度に充填するものとしても良い（請求項１１）。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明した本発明の構成により，本発明の２ピストン形スターリングエンジン１にあっては，以下に示す顕著な効果を得ることができた。
【００２８】
加熱側ピストン１１の中間点から下死点に至るサイクル（Ｔ0−Ｔ1），すなわち流体の膨張により加熱側ピストン１１が下死点に向かって押圧されているとき，及び冷却側ピストン２１の下死点から中間点に至るサイクル（Ｔ2−Ｔ3），すなわち流体の収縮によって冷却側ピストン２１が上死点側に向かって引き上げられているとき，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０間の連通を遮断するバルブ機構を設けたことにより，流体の膨張時には加熱側シリンダ１０内の圧力が冷却側シリンダ２０に逃げることによって生じる圧力損失を防止し，流体の収縮時には冷却側シリンダ２０内の負圧が加熱側シリンダ１０側より流入する気体によって緩和されることを防止することで，流体の膨張，収縮に伴い発生する運動エネルギを，加熱側及び冷却側のピストン１１，２１に確実に伝えることができた。
【００２９】
その結果，加熱，冷却に伴う流体の膨張，収縮を，運動エネルギとして効率良く取り出すことができ，高効率，高出力の２ピストン形スターリングエンジンを得ることができた。
【００３０】
また，このように高効率化，高出力化を達成できたことに伴い，従来のものと比較して小型化した場合であっても，従来のものと同等以上の効率及び出力が得られるスターリングエンジンを得ることができた。
【００３１】
加熱側シリンダ１０の導入口１２に連通された加熱器６０の入口に，冷却側シリンダ２０の排出口２３を連通する加熱側通路４１と，冷却側シリンダ２０の導入口２２に連通された冷却器７０の入口に加熱側シリンダ１０の排出口１３を連通する冷却側通路５１とをそれぞれ別個に設けると共に，前記バルブ機構に，加熱側通路４１及び冷却側通路５１を開閉する開閉弁（バルブ８１〜８４）を設けたことにより，加熱側通路４１及び冷却側通路５１をそれぞれ別個に開閉制御することで，流体の膨張，収縮時における圧力損失の発生を好適に防止できただけでなく，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０間における流体の移動を円滑に行わせることができた。
【００３２】
特に前記開閉弁として，前述した位置に第１バルブ〜第４バルブ８１〜８４を設けると共に，前述した各サイクル毎に各バルブ８１〜８４の開閉動作を行わせることで，流体の膨張，収縮の際の圧力損失を低減できるだけでなく，冷却側ピストン２１が上死点から中間点に至る際，及び加熱側ピストン１０が中間点から上死点に至る際のピストン１１，２１の動作が円滑になると共に，流路４１，５１内及び加熱器６０及び冷却器７０内の圧力が調整されて次の１／４サイクルにおける流体の移動を円滑に行わせることができるものとなっている。
【００３３】
しかも，このとき加熱器６０及び冷却器７０内には殆ど流体が存在しないことから，流体に対する伝熱が抑制されるために，加熱器６０及び冷却器７０に与えられた熱は，加熱器６０及び冷却器７０のケーシング６１，７１や伝熱体６３，７３に蓄熱されて，次工程で流体の導入が行われた際にこの流体を円滑に加熱又は冷却できるものとなっている。
【００３４】
また，加熱器６０の入口に第１バルブ８１を，冷却器７０の入口に第３バルブ８３をそれぞれ設け，流体の膨張時に加熱器６０を加熱側シリンダ１０と，流体の収縮時に冷却器７０を冷却側シリンダ２０と連通した状体を維持させたことにより，流体の膨張，収縮時において加熱又は冷却を継続することが可能となり，発生動力を安定させることがでた。
【００３５】
特に，加熱側シリンダ１０における密閉膨張時（Ｔ0−Ｔ1），第３バルブ８３を開いて冷却側シリンダ２０を冷却器７０を介して冷却側通路５１に連通することで，冷却側シリンダ２０の容積が拡大されることにより，膨張作用を受けて動作する加熱側ピストン１１に従動する冷却側ピストン２１を動作し易い状態としておくことにより，また，冷却側シリンダ２０における密閉収縮時（Ｔ2―Ｔ3），第１バルブ８１を開いて加熱側シリンダ１０を加熱器６０を介して加熱側通路４１に連通することで，加熱側シリンダ１０の容積が拡大されることにより，収縮作用を受けて動作する冷却側ピストン２１に従動する加熱側ピストン１１を動作し易い状態としておくことにより，ガスの加熱，膨張によって生じた運動エネルギが，従動するピストンが抵抗となって損失することを減少させることができた。
【００３６】
更に，前述の開閉弁を加熱側ピストン１１及び冷却側ピストン２１によって回転されるクランクシャフト３２の回転に従って動作するロータリバルブとしたことにより，比較的簡単な構成によって各流路の開閉制御を正確なタイミングで行うことができるとともに機体をコンパクトなものとすることができた。
【００３７】
もっとも，各流路４１，５１の開閉制御は，例えば前述したクランクシャフト３２の回転位置を検知する検知手段（図示せず），又は，各ピストン１１，２１の位置を検出する検出手段（図示せず）からの検知信号に基づいて前記各流路４１，５１を開閉制御する例えば電磁弁を設ける等して，電気的な動作制御を行うものとしても良い。
【００３８】
更に，前記加熱器６０及び冷却器７０内の空間６２，７２中に，熱伝導性の良い材料によって構成された，流体透過性を有する網状体ないしは多孔体である伝熱体６３，７３を設けたことにより，加熱器６０及び冷却器７０内における加熱，冷却効率を向上させることができた。
【００３９】
前記加熱側通路４１及び冷却側通路５１の少なくとも一部分を，例えば銅管等の熱伝導性の良い材質で形成してそれぞれに伝熱部４１ａ，５１ａを設けると共に，前記加熱側通路４１の前記伝熱部４１ａと前記冷却側通路５１の前記伝熱部５１ａの双方を共に熱伝導性の良い材質から成る伝熱体９１で覆い，前記加熱側通路４１を通る流体と前記冷却側通路５１を通る流体の熱交換を行う再生器９０を設けた構成にあっては，加熱側シリンダ１０より排出された加熱された流体は，この再生器９０を通過する際に熱交換によって冷却された後に冷却器７０に導入されることにより，また，冷却側シリンダ２０より排出された冷却後の流体はこの再生器９０を通過する際に熱交換によって加熱された後に加熱器６０に導入されることにより，冷却器７０における冷却及び加熱器６０における加熱の際に必要となるエネルギ量を大幅に減少させることができた。
【００４０】
しかも，上記のように伝熱部４１ａ，５１ａの外周を伝熱体９１で覆うことにより形成した再生器９０の構成にあっては，流体の流路４１，５１内に金属製の網状体等の伝熱体を配置する場合のように，流路内を流れる流体に対して流動抵抗が加わることがなく，流体の流動抵抗として失われるエネルギの損失が無いことから，この点でも高効率，高出力の運動エネルギの回収を行うことができるものとなっている。
【００４１】
なお，加熱側通路４１に対する流体の通過は図２におけるＴ1−Ｔ2に，冷却側通路５１に対する流体の通過は図２におけるＴ3−Ｔ0において生じるため，２つの流体は再生器９０内を同時に通過するものとはなっていないが，前述したように伝熱部４１ａと５１ａを共に伝熱体９１によって覆ったことで，各流路４１，５１の一方を通る流体の熱は，この伝熱体９１に貯えられ，その後他方の流路を通過する気体がこの伝熱体９１と熱交換することにより，伝熱体９１を介した両気体の熱交換が行われる。
【００４２】
前記加熱器６０と前記加熱側シリンダ１０，及び前記冷却器７０と前記冷却側シリンダ２０を，それぞれ一体的に形成した構成にあっては，比較的装置が大型化し易い，α形スターリングエンジンの欠点を解消することができた。
【００４３】
更に，加熱器６０及び冷却器７０を，排気管６８，７８とケーシング６１，７１とを同心状に配置した構成としたことにより，ケーシング６１，７１の開口端側より導入された流体は，加熱器６０，冷却器７０内で反転した後，排気管６８，７８介して排気されることで，加熱器６０及び冷却器７０内を長距離移動するため，加熱，冷却効率を向上させることができた。
【００４４】
特に，加熱器６０及び冷却器７０内に網状乃至は板状の伝熱体６３，７３を，流体の流れを妨げない程度に充填した構成にあっては，この伝熱体６３，７３との衝突によって流体が拡散されて均一に加熱又は冷却されると共に，流体との接触面積が増大することで，加熱，冷却性能が向上させることができた。
【００４５】
また，加熱器６０のケーシング６１の開口端部６１ａと加熱側シリンダ１０の上死点側端部１０ａを共通の端板１５で塞ぎ，また，冷却器７０のケーシング７１の開口端部７１ａと冷却側シリンダ２０の上死点側端部２０ａを共通の端板２５で塞ぎ，この端板１５，２５に入口流路１６，２６，排気流路１７，２７，及びバルブ８１〜８４を設けた構成では，シリンダ１０，２０と加熱器６０又は冷却器７０とを一体的に構成することができ，強固な機体を製作し易いと共に，設置や配置が容易であると共に制約が緩和できた。
【００４６】
加えて，加熱器６０を加熱側シリンダ１０の軸線延長上に，冷却器７０を冷却側シリンダ２０の軸線延長上にそれぞれ一体的に設けた構成とする場合には，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０の配置を任意の角度とすることが容易であり，設置条件が緩和されると共に，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０とを一対一組として複数組，クランクシャフトを介して連結することで，スターリングエンジンの多気筒化を容易に行うことができた。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明の２ピストン形スターリングエンジンの構成図。
【図２】本発明の２ピストン形スターリングエンジンの各部における動作を示すタイムチャート。
【図３】本発明の２ピストン形スターリングエンジンの１／４周期毎の動作変化を示した模式図であり，（Ａ）は図２におけるＴ0，（Ｂ）は図２におけるＴ1，（Ｃ）は図２におけるＴ2，（Ｄ）は図２におけるＴ3における動作状態をそれぞれ示す。
【図４】従来のスターリングエンジンの説明図であり，（Ａ）はβ形，（Ｂ）はγ形。
【図５】従来の２ピストン形スターリングエンジンの説明図であり，（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ１／４周期毎の動作状態を示す。
【発明を実施するための形態】
【００４８】
次に，添付図面を参照しながら，本発明の２ピストン形スターリングエンジン１について説明する。
【００４９】
〔スターリングエンジンの構造〕
図１に，本発明の２ピストン形スターリングエンジン１の全体構成を示す。
【００５０】
この２ピストン形スターリングエンジン１は，加熱側シリンダ１０及び冷却側シリンダ２０，前記加熱側シリンダ１０内を進退移動する加熱側ピストン１１，前記冷却側シリンダ２０内を進退移動する冷却側ピストン２１をそれぞれ備えており，各ピストン１１，２１は，各シリンダ１０，２０内を上死点と下死点間で進退移動するように構成されている。
【００５１】
ここで，本明細書において「上死点」とは，各シリンダ１０，２０に設けた導入口１２，２２および排出口１３，２３の形成側における各ピストン１１，２１の移動端位置を示し，「下死点」とは，これとは反対側における各ピストン１１，２１の移動端位置を言う。
【００５２】
従って，図１に示す実施形態にあっては，加熱側ピストン１１における「上死点」は紙面上方における移動端，「下死点」は紙面下方における移動端であり，「上死点」及び「下死点」における「上」，「下」は，紙面上の上下と一致するが，冷却側ピストン２１における「上死点」は，紙面下方における移動端，「下死点」は紙面上方における移動端となり，紙面における上下とは逆になる。
【００５３】
更に，本明細書において加熱側ピストン１１及び冷却側ピストン２１における「中間点」とは，前述した上死点と下死点間の中間位置を指す。
【００５４】
図示の実施形態において，前述した加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０とは，これを同一の軸線上となるように紙面上下に対向配置したものとしているが，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０の配置は，図示の例に限定されず，例えば軸線方向が交叉するように両者を例えばＶ字状に配置するものとしても良く，更には，両者を平行に配置する等，任意の角度に配置しても良い。
【００５５】
なお，以下の説明では加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０間を移動する流体として空気を用いる場合を例として説明するが，この流体は，熱による膨張，収縮によって加熱側，冷却側ピストン１１，２１を進退移動させることができるものであれば本実施形態で例示する空気に限定されず，例えばヘリウムガス等のその他の気体を前述の流体とすることもでき，また，水，油，その他の液体を流体として使用することもできる。
【００５６】
前述の加熱側ピストン１１に設けられたピストンロッド１１ａ，及び冷却側ピストン２１に設けられたピストンロッド２１ａには，それぞれクロスヘッド１１ｂ，２１ｂが設けられていると共に，このクロスヘッド１１ｂ，２１ｂにコネクティングロッド１１ｃ，２１ｃを介してクランクケース３０に収容されたクランクアーム３１及びクランクシャフト３２が取り付けられており，加熱側ピストン１１に対して冷却側ピストン２１が９０°の位相遅れで動作するように調整がされている。
【００５７】
もっとも，ピストン１１，２１の往復運動を回転力として取り出すための動力伝達機構として，クロスヘッドやクランクアームを使用する例を示したが，この構成に代え，スコッチヨーク等の既知の他の手段を用いても良い。
【００５８】
なお，図１中の符号３３は前述のクランクシャフト３２に取り付けたフライホイールである。
【００５９】
前述の加熱側シリンダ１０には，図１中の紙面上方側において前記加熱側シリンダ１０内の空間に流体，本実施形態にあっては空気を導入するための導入口１２と，該加熱側シリンダ１０内の空気を排出するための排出口１３とがそれぞれ設けられている。
【００６０】
また，冷却側シリンダ２０には，図１中紙面下方側において前記冷却側シリンダ２０内の空間に空気を導入する導入口２２と，該冷却側シリンダ２０内の空気を排出するための排出口２３とがそれぞれ設けられている。
【００６１】
そして，加熱側シリンダ１０には，その導入口１２に連通する加熱器６０を，同様に，冷却側シリンダ２０にはその導入口２２に連通する冷却器７０をそれぞれ設け，加熱側シリンダ１０内に流入する空気を加熱，冷却側シリンダ２０内に流入する空気を冷却できるように構成すると共に，加熱側シリンダ１０の導入口１２に連通された前記加熱器６０の入口に，第１バルブ８１を設け，このバルブを介して加熱側通路４１の一端に連通すると共に，加熱側通路４１の他端を，排気時の衝撃を緩衝するための排気補助容器４２，及び第４バルブ８４を介して，冷却側シリンダ２０の排出口２３に連通している。
【００６２】
また，加熱側シリンダ１０の排出口１３には，第２バルブ８２及び排気補助容器５２を介して冷却側通路５１の一端が連通されていると共に，この冷却側通路５１の他端を，冷却側シリンダ２０の導入口２２に連通した冷却器７０の入口に連通している，第３バルブ８３が設けられている。
【００６３】
ここで図１に示した構造では，前記第１バルブ８１は端板１５内に形成された入口流路１６の端部１６ｂに連通されており，この入口流路１６の他の端部を加熱器６０の下部に設けた入口６９と連結することで，加熱器６０の入口６９に対して第１バルブ８１が取り付けられている。
【００６４】
この加熱器６０は，前記加熱側シリンダ１０の導入口１２に連通する排気管６８と，この排気管６８の外周に有底円筒状のケーシング６１を開口方向が下向きとなるように同心状に被せた構造となっており，前記排気管６８の外周とケーシング６１の内周間に空気の流れを阻害しない程度に，伝熱性の良い金属等からなる網状，板状，多孔体（例えばハニカム状等）等から成る伝熱体６３を充填し，二重管となるように配置した構造となっている。
【００６５】
そしてこの第１バルブ８１及び導入口１２，入口流路１６，加熱器６０の入口６９に加え，第２バルブ８２，排出口１３，及び前記第２バルブ８２と排出口１３とを連通する排気流路１７についても前述の端板１５の肉圧内に形成して一つの金属ブロックの如き態様に形成しており，この金属ブロック（端板１５）の上部に上記加熱器６０を連結し，下部に加熱側シリンダ１０を連結して機体構造を形成している。
【００６６】
この構造は，冷却側（冷却側シリンダ２０及び冷却器７０）も同様であり，冷却器７０を，冷却側シリンダ７０の導入口２２と連通する排気管７８と，この排気管７８の外周を同心状に覆う有底円筒状のケーシング７１を備えた二重管構造と成し，このケーシング７１の開口側端部７１ａ側において排気管７８の外周とケーシング７１の内周間に連通する，冷却器７０の入口７９と，この入口７９に一端を連通する入口流路２６，前記入口流路２６の他端に連通する第３バルブ８３を，ケーシング７１の開口端部７１ａ及び冷却側シリンダ２０の上死点側端部２０ａを共に塞ぐ端板２５の肉厚内に形成している。
【００６７】
この端板２５の肉厚内には，更に，冷却側シリンダ２０の排出口２３と，この排出口２３に連通して形成された排気流路２７，及び前記排気流路２７に連通した第４バルブ８４を設け，冷却シリンダ２０と冷却器７０とを上下に一体的に連結した機体としている。
【００６８】
また，前述の加熱器６０の排気管６８は，これを前記端板１５の肉厚を貫通する長さに形成して加熱側シリンダ１０内まで延長し，この排気管６８の加熱側シリンダ１０側端部を，加熱側シリンダ１０の導入口１２としても良く，加熱器６０のケーシング６１内に形成された空間６２内には，熱伝導性の良い材料（例えば金属）によって形成された，空気を透過可能な網状体乃至は多孔体から成る伝熱体６３が収容されており，加熱器６０内における空気と伝熱体６３との接触面積を大きくすることで，加熱器６０内の空間及びこれと連通する加熱側シリンダ１０内の空気を効率的にかつ均一に加熱することができるようになっている。
【００６９】
また，同様に，前述した冷却器７０の排気管７８は，これを前記端板２５の肉厚を貫通する長さに形成して冷却側シリンダ２０内まで延長し，この排気管７８の冷却側シリンダ２０側の端部を，冷却側シリンダ２０の導入口２２としても良く，ケーシング７１内に形成された空間７２内にも同様の伝熱体７３を収容し，容器内を通過する空気を効率的にかつ均一に冷却することができるようにしている。
【００７０】
なお，図１に示す実施形態において，冷却器７０は水冷式であり，空気が導入される空間７２が内部に形成された前述のケーシング７１の外周を包囲する水冷ジャケット７４を備え，前記ケーシング７１と水冷ジャケット７４との間に冷却水の流路７５を形成すると共に，この流路７５内に冷却水を導入するための冷却水の給水口７６と，熱交換後の冷却水を排出するための排水口７７を備えている。なお，本実施形態においては水冷式としたが，空冷式とした場合，上記水冷ジャケット等の冷却装置は不要となる。
【００７１】
前述の第１バルブ８１，第２バルブ８２，第３バルブ８３及び第４バルブ８４は，図示の実施形態においていずれもロータリバルブによって構成されており，これら第１〜第４バルブによって，前記加熱側シリンダ１０内の空間と冷却側シリンダ２０内の空間の連通及び遮断を行うバルブ機構が構成されている。
【００７２】
なお，この各バルブは，図２の各タイミングで開閉できるようにした他のバルブ，たとえば電磁式の弁等であってもよい。
【００７３】
ロータリバルブである前述した第１〜第４の各バルブ（８１〜８４）は，例えばスプロケットとチェーン等の動力伝達機構によって前述したクランクシャフト３２に連結されており，加熱側ピストン１１及び冷却側ピストン２１の動作位置に応じて，加熱側シリンダ１０及び冷却側シリンダ２０内の空間と各流路４１，５１間の連通及び遮断を制御することができるようになっている。
【００７４】
なお，このような動力伝達機構は前述したスプロケットとチェーンに限定されず，ベルトとプーリや歯車機構等，既知の各種の動力伝達機構に変更することができる。
【００７５】
前述の加熱用流路４１及び冷却用流路５１は，いずれ共に少なくともその一部分が例えば銅管等の熱伝導性の良い材質で形成されて伝熱部４１ａ，５１ａとして構成されており，加熱側通路４１に形成された伝熱部４１ａと，冷却側通路５１に形成された伝熱部５１ａとを共に，金属などの熱伝導性の良い材質から成る伝熱体９１によって包囲して，加熱側通路４１を流れる空気と，冷却側通路５１内を流れる空気との間で熱交換を行う再生器９０を形成している。
【００７６】
なお，この再生器（熱交換器）９０は，各流路の気体に混合が生じない構造であれば他の方式，たとえば二重管方式等でもよい。
【００７７】
また，この再生器９０の容積を，各シリンダ１０，２０の掃気容積を上回る容量のものとし，再生器９０内に積極的に気体を滞留させることにより熱交換の効率を図る構造とすることもできる。
【００７８】
〔動作説明〕
以上のように構成された本発明の２ピストン形スターリングエンジン１の動作について，図１及び図２，図３を参照して説明する。
【００７９】
（１）原位置（Ｔ0），図３（Ａ）
加熱側ピストン１１が上死点側から中間点に到達した位置にあり，且つ，冷却側ピストン２１が上死点に達した位置にある状態を原位置（Ｔ0），図３（Ａ）とし，この位置から本発明の２ピストン形スターリングエンジン１の１サイクルの動作を説明すると，この位置に至る前の状態（Ｔ3−Ｔ0），図３（Ｄ）−（Ａ）において第１バルブ８１，第３バルブ８３，第４バルブ８４は開，第２バルブ８２は閉の状態にあり，冷却側シリンダ２０内の空気は排気されるとともに，加熱側シリンダ１０は吸入し，空気は加熱器６０で加熱されつつ加熱側シリンダ１０内に移動されている。
【００８０】
この各バルブは，加熱側ピストン１１が中間点に至ると（Ｔ0），図３（Ａ），第１バルブ８１，第４バルブ８４がいずれも閉じ，第２バルブ８２は閉位置，第３バルブ８３は開位置を維持する。
【００８１】
これにより，加熱側シリンダ１０及びこの加熱側シリンダ１０と連通する加熱器６０内の空間が，第１バルブ８１及び第２バルブ８２の閉により加熱側通路４１及び冷却側通路５１のいずれからも遮断され，密閉された空間となる。
【００８２】
一方，冷却側シリンダ２０は，冷却側ピストン２１が上死点にある原位置（Ｔ0）において，内部の空気が完全に排出された状態で第４バルブ８４が閉じており，冷却側シリンダ２０と加熱側通路４１との連通が遮断されているが，第３バルブ８３は開位置を維持するため，冷却側シリンダ２０及びこの冷却側シリンダ２０の導入口２２に連通する冷却器７０内の空間は，冷却側通路５１と連通した状態となっている。
【００８３】
もっとも，このとき，冷却側通路５１と加熱側シリンダ１０の排出口１３間に設けられた第２バルブ８２は閉位置にあることから，冷却側シリンダ２０と加熱側シリンダ１０間の連通は遮断された状態となっている。
【００８４】
（２）Ｔ0−Ｔ1  ，図３（Ａ）−（Ｂ）
このようにして，第１バルブ８１及び第２バルブ８２をいずれも閉じた状態として，加熱器６０がケーシング６１及び伝熱体６３を介してケーシング６１内の空気を加熱しつつ加熱側シリンダ１０内に継続して吸入すると，この加熱された空気は膨張するが，前述したように第１バルブ８１及び第２バルブ８２はいずれも閉じた状態にあるために，加熱側シリンダ１０とこれに連通する加熱器６０のケーシング６１内の空間６２は，加熱側通路４１及び冷却側通路５１のいずれからも切り離された，密閉された状態となっている。
【００８５】
そのため，加熱による空気の膨張に伴うエネルギは，加熱側通路４１及び冷却側通路５１を介して冷却側シリンダ２０側に逃げることができず，圧力損失を生じることなしに全量が加熱側ピストン１１を下死点に向かって押し下げる力として作用し，空気の膨張エネルギを，加熱側ピストン１１の運動エネルギとして高効率且つ高出力で取り出すことができるものとなっている。
【００８６】
加熱側ピストン１１が加熱側シリンダ１０及び加熱器６０内の空気の膨張に伴って下死点に向かって押し下げられると，この加熱側ピストン１１とコネクティングロッド１１ｃ，２１ｃ，クランクアーム３１及びクランクシャフト３２を介して連結された冷却側ピストン２１が上死点から中間点に向かって前記加熱側ピストン１１に対して９０°の位相遅れで動作する。
【００８７】
このとき，第１バルブ８１，第２バルブ８２，第４バルブ８４がいずれも閉じた状態となっているが，第３バルブ８３は開いた状態となっていることから，冷却側シリンダ２０は加熱側通路４１からは遮断された状態にあるが，冷却器７０を介して冷却側通路５１とは連通した状態となっている。
【００８８】
従って，前述したように冷却側ピストン２１が上死点から中間点に向かって移動すると，冷却側シリンダ２０，冷却器７０及び冷却側通路５１内の空間は密閉状態で冷却側ピストン２１の動作により吸引されることとなり，容器内が負圧（真空）となる。
【００８９】
このように，冷却側ピストン２１が上死点から中間点に至る際，冷却器７０内は負圧（真空）となっているために，空気を媒介とした熱伝導は行われず，冷却器７０を冷却する熱（冷熱）は，冷却器７０のケーシング７１及びその内部に充填された伝熱体７３に貯えられた蓄冷された状態となる。
【００９０】
（３）Ｔ1−Ｔ2  ，図３（Ｂ）−（Ｃ）
以上のようにして，加熱側ピストン１１が下死点まで移動すると（Ｔ1），図３（Ｂ），それまで閉じていた第１バルブ８１，第２バルブ８２がいずれも開くと共に，第３バルブ８３は開，第４バルブ８４は閉を維持することから，加熱側シリンダ１０は第２バルブ８２，冷却側通路５１，第３バルブ８３及び冷却器７０を介して冷却側シリンダ２０に連通し，負圧となっていた冷却側通路５１，冷却器７０及び冷却側シリンダ２０内に加熱側シリンダ１０より排気された空気の導入が開始される。
【００９１】
この後，加熱容器内の空気は，加熱側ピストン１１の，フライホイール３３の回転による引き上げ動作により排気されると共に，冷却側容器内の負圧及び冷却側ピストンの吸引動作が加わり，加熱側から冷却側に急激に移動される。
【００９２】
この，冷却側通路５１を介して冷却側シリンダ２０へ向かって移動する加熱側の空気は，再生器９０内を構成する冷却側通路５１の伝熱部５１ａを通過する際に，この再生器９０に設けた伝熱体９１と熱交換を行って温度が低下された後，冷却器７０に導入され，冷却器７０のケーシング７１及び伝熱体７３に前過程で蓄冷されていた冷熱により冷却されると共に，冷却器７０で継続して冷却されつつ冷却側シリンダ２０内に導入される。
【００９３】
そして，加熱側ピストン１１が中間点に，冷却側ピストン２１が下死点迄移動すると（Ｔ2），図３（Ｃ），第２バルブ８２及び第３バルブ８３が閉じ，第１バルブ８１は開，第４バルブ８４は閉を維持する。
【００９４】
その結果，加熱側シリンダ１０は冷却側通路５１から遮断され，加熱側シリンダ１０の排気が完了するが，前述したように第１バルブ８１は開状態を維持するため，加熱側シリンダ１０及び加熱器６０内の空間は，加熱側通路４１と連通した状態となっている。もっとも，この加熱側通路４１と冷却側シリンダ２０間に設けられた第４バルブ８４は閉じた状態であるために，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０間は遮断された状態にある。
【００９５】
一方，第３バルブ８３，第４バルブ８４はいずれも閉じた状態となるために，冷却側シリンダ２０及び冷却側シリンダ２０の入口２２に連通する冷却器７０内の空間は，共に，冷却側通路５１及び加熱側通路４１のいずれからも遮断された，密閉された状態にある。
【００９６】
（４）Ｔ2−Ｔ3  ，図３（Ｃ）−（Ｄ）
冷却側ピストン２１が下死点にあるとき（Ｔ2），図３（Ｃ），第３バルブ８３及び第４バルブ８４は閉位置にあり，冷却側シリンダ２０及びこの冷却側シリンダ２０の入口２２に連通する冷却器７０は，冷却側通路５１及び加熱側通路４１より遮断された，密閉された空間となっている。
【００９７】
そのため，冷却器７０によって冷却器７０内及びこれと連通する冷却側ケーシング２０内の空気を冷却して空気が体積収縮を起こすと，この体積収縮が冷却側ピストン２１を下死点から中間位置に向かって移動させ，この冷却側ピストン２１の移動に伴う運動エネルギが，コネクティングロッド２１ｃ，クランクアーム３１を介してクランクシャフト３２に伝達されて運動エネルギである回転力として取り出される。
【００９８】
このように，冷却側ピストン２１の移動を生じさせる空気の収縮は，第３バルブ８３及び第４バルブ８４を閉じることにより冷却側シリンダ２０及びこれと連通する冷却器７０内の空間が密封された状態で行われることから，冷却用流路５１や加熱用流路４１を介した空気の流入に伴う圧力損失の発生が防止されているために，冷却に伴う空気の収縮のエネルギを運動エネルギとして高効率且つ高出力で回収することができるようになっている。
【００９９】
このようにして冷却側ピストン２１が下死点から中間点に向かって移動すると，この冷却側ピストン２１とコネクティングロッド１１ａ，２１ａ，クランクアーム３１及びクランクシャフト３２を介して連結された加熱側ピストン１１が，中間点から上死点に向かって移動する。
【０１００】
この加熱側ピストン１１の動作により，加熱側シリンダ１０，加熱器６０及び加熱側通路４１内に残ったわずかの空気は圧縮されると共に，加熱器６０を加熱する熱は，加熱器６０のケーシング６１及び内部に充填された伝熱体に蓄熱される。
【０１０１】
このようにして冷却側ピストン２１が空気の収縮圧力によって中間点まで移動し，且つ，加熱側ピストン１１がこの冷却側ピストン２１の動作に連動して上死点迄移動すると，それまで閉じていた第３バルブ８３及び第４バルブ８４が開くと共に，第１バルブ８１は開位置，第２バルブ８２は閉状態をそれぞれ維持する（Ｔ3）図３（Ｄ）。
【０１０２】
（５）Ｔ3−Ｔ0  ，図３（Ｄ）−（Ａ）
クランクシャフト３２に取り付けられたフライホイール３３の回転により，クランクシャフト３２に連結された加熱側ピストン１１は上死点から中間点に向かって移動し，冷却側ピストン２１は中間点から上死点に向かって移動する。
【０１０３】
前述のように加熱側ピストン１１が上死点，冷却側ピストン２１が中間点にあるときに第４バルブ８４が開くことにより，冷却側シリンダ２０内で収縮した冷たい空気は，前過程で加熱側に残った圧縮された空気により，瞬時に収縮力を相殺される。その後，冷却側ピストン２１の上死点に向かう移動に伴い冷却側シリンダ２０内より押し出され，加熱側通路４１及び加熱側通路４１中に設けた伝熱部４１ａを構成に含む再生器９０を通過して，伝熱体９１から熱を得た後，第１バルブ８１，加熱器６０を介して加熱側シリンダ１０内に導入される。
【０１０４】
このとき，加熱側シリンダ１０の出口１３は第２バルブ８２によって閉ざされたままであることから，加熱側ピストン１１が上死点から中間点に向かって移動し始めると，冷却側シリンダ２０内の空気が，加熱側通路４１及び加熱器６０を介して，加熱側通路４１や加熱器６０内の空気と共に吸引される。
【０１０５】
一方，冷却側では，冷却側ピストン２１によって冷却側シリンダ２０内の空気が押し出されることにより，前述した加熱側ピストン１１による吸引と相俟って，冷却側シリンダ２０内の空気は急激に加熱側シリンダ１０に向かって移動される。
【０１０６】
冷却側ピストン２１が上死点迄移動して，冷却側シリンダ２０内の空気を完全に排気すると共に，加熱側ピストン１１が中間点に移動して加熱側シリンダ１０内に所定量の空気が導入されると，それまで開いていた第１バルブ８１及び第４バルブ８４が閉じると共に，第２バルブ８２は閉位置，第３バルブ８３は開位置を維持した原位置に復帰する（Ｔ0），図３（Ａ）。
【０１０７】
このように第１バルブ８１と第２バルブ８２とが共に閉じることにより，加熱側では，加熱側シリンダ１０とこれに連通する加熱器６０内の空間６２が，冷却用流路５１及び加熱用流路４１のいずれからも切り離されて密閉された状態になると共に，冷却側シリンダ２０は，加熱側通路４１からは遮断された状態にあるが，冷却器７０を介して冷却用流路５１に対し連通された状態となっている。
【０１０８】
但し，冷却用流路５１と加熱側シリンダ１０の出口１３間に設けた第２バルブ８２は閉位置にあるため，加熱側シリンダ１０と冷却側シリンダ２０との連通は遮断された状態にある。
【０１０９】
このように，加熱側シリンダ１０及びこれと連通する加熱器６０内の空間６２が，冷却用流路５１及び加熱用流路４１から遮断された密閉された状態で加熱器６０により加熱器６０内の空気及び加熱側シリンダ１０内の空気が加熱されて膨張すると，加熱側ピストン１１が中間位置より下死点に向かって移動して，前述した動作を繰り返す。
【０１１０】
なお，以上で説明した本発明の２ピストン形スターリングエンジン１は，１機の２ピストン形スターリングエンジンを単独で駆動するものとして説明したが，例えば複数機の２ピストン形スターリングエンジンのピストンを，共通のクランクシャフト３２に連結して，同時に駆動するものとしても良い。
【０１１１】
また，本発明の２ピストン形スターリングエンジン１は，流体の加熱及び冷却によって回転駆動力としての運動エネルギを取り出すための装置として使用する例を説明したが，これとは逆に，クランクシャフト３２を回転させてピストン１１，２１を進退移動させることで，熱を得るための機関として使用することもでき，本発明の目的に反しない限り，本発明の２ピストン形スターリングエンジンの構成は，実施形態として説明した構成，使用方法に限定されない。
【符号の説明】
【０１１２】
１  ２ピストン形スターリングエンジン
１０  加熱側シリンダ
１０ａ  上死点側端部
１１  加熱側ピストン
１１ａ  ピストンロッド
１１ｂ  クロスヘッド
１１ｃ  コネクティングロッド
１２  導入口
１３  排出口
１５  端板
１６  入口流路
１７  排気流路
２０  冷却側シリンダ
２０ａ  上死点側端部
２１  冷却側ピストン
２１ａ  ピストンロッド
２１ｂ  クロスヘッド
２１ｃ  コネクティングロッド
２２  導入口
２３  排出口
２５  端板
２６  入口流路
２７  排気流路
３０  クランクケース
３１  クランクアーム
３２  クランクシャフト
３３  フライホイール
４１  加熱側通路
４１ａ  伝熱部
４２  排気補助容器
５１  冷却側通路
５１ａ  伝熱部
５２  排気補助容器
６０  加熱器
６１  ケーシング（加熱器の）
６１ａ  開口端部
６２  空間（加熱器内の）
６３  伝熱体
６８  排気管
６９  入口
７０  冷却器
７１  ケーシング（冷却器の）
７１ａ  開口端部
７２  空間（冷却器のケーシング内の）
７３  伝熱体
７４  水冷ジャケット
７５  冷却水の流路
７６  給水口
７７  排水口
７８  排気管
７９  入口
８１  第１バルブ（高温側吸入バルブ）
８２  第２バルブ（高温側排気バルブ）
８３  第３バルブ（低温側吸入バルブ）
８４  第４バルブ（低温側排気バルブ）
９０  再生器
９１  伝熱体
１００  スターリングエンジン（β形）
１００’  スターリングエンジン（γ形）
１１０  加熱室
１１１  ディスプレーサ
１１２  パワーピストン
１２０  冷却室
１３０，１３０’，１３１  シリンダ
１６０  加熱器
１７０  冷却器
２００  ２ピストン形スターリングエンジン（α形）
２１０  加熱側シリンダ
２１０’  加熱室
２１１  加熱側ピストン
２２０  冷却側シリンダ
２２０’  冷却室
２２１  冷却側ピストン
２３０  連通路
２６０  加熱器
２７０  冷却器
【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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