(57)【要約】【課題】高温部と低温部との断熱を保ちつつ、高い温度で使用できるスターリングサイクル機関を提供する。【解決手段】ディスプレイサ７０とこれを収容する上部シリンダ１０がセラミックス材料によって形成される。これにより、ディスプレイサとシリンダが樹脂材料で形成される従来のスターリングサイクル機関に比べて、高い温度において連続的に運転することが可能である。また、ディスプレイサとシリンダが熱伝導率の高いステンレス等の金属で形成される従来のスターリングサイクル機関に比べて、高温の膨張室と低温の圧縮室とを断熱する性能が高いため、発電の効率を向上できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングの中に中心軸を揃えて配置された第１シリンダ及び第２シリンダと、
前記第１シリンダに往復動可能に挿入されたディスプレイサと、
前記第２シリンダに往復動可能に挿入されたピストンと、
前記ディスプレイサの一方の端部に面した高温の膨張室と、
前記ディスプレイサの他方の端部と前記ピストンとに面した低温の圧縮室と、
前記膨張室と前記圧縮室とを連通する気体流路と、
前記気体流路に流れる作動気体の熱を蓄える蓄熱式熱交換器と
を有し、
前記第１シリンダ及び前記ディスプレイサの少なくとも一方がセラミックス材料又はカーボン材料で形成された、
スターリングサイクル機関。
【請求項２】
前記第１シリンダの内面と摺動する前記ディスプレイサの摺動部が、カーボン材料又はセラミックス材料で形成された、
請求項１に記載のスターリングサイクル機関。
【請求項３】
前記ディスプレイサは、
セラミックス材料で形成され、前記膨張室に面するヘッド部と、
金属で形成され、前記ヘッド部を保持する基部と、
カーボン材料又はセラミックス材料で形成され、前記基部の外面に設けられた前記摺動部と
を含む、
請求項２に記載のスターリングサイクル機関。
【請求項４】
前記摺動部は、断面が円形の前記基部の全周を囲むリング状の摺動面を有する、
請求項３に記載のスターリングサイクル機関。
【請求項５】
前記第２シリンダの内面と摺動する前記ピストンの摺動部が、カーボン材料又はセラミックス材料で形成された、
請求項１乃至４の何れか一項に記載のスターリングサイクル機関。
【請求項６】
前記第１シリンダ及び前記ディスプレイサの少なくとも一方を形成する前記セラミックス材料は、アルミナ系セラミックス材料、ジルコニア系セラミックス材料、炭化珪素系セラミックス材料、窒化珪素系セラミックス材料、窒化アルミニウム系セラミックス材料、ステアタイト系セラミックス材料、又は、サイアロン系セラミックス材料である、
請求項１乃至５の何れか一項に記載のスターリングサイクル機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリングサイクルを利用して発電や冷却等を行うスターリングサイクル機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
ディスプレイサとピストンをシリンダ内に同軸に配置した構造のスターリングサイクル機関が従来より広く知られており、発電機や冷凍機などとして実用化されている。一般に、この種のスターリングサイクル機関では、ピストンに永久磁石が取り付けられており、その永久磁石を挟んで固定子とヨークが配置されている。発電機の場合、外部から与えられた温度差によって作動気体が圧縮と膨張を繰り返すことによりピストンが往復運動し、その運動エネルギーが永久磁石と固定子との電磁作用によって電気エネルギーに変換される。他方、冷凍機の場合、固定子の電磁コイルに駆動電流を流すことによってピストンが往復運動し、その往復運動に伴って作動気体が圧縮と膨張を繰り返すことにより低温部と高温部との温度差が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
太陽熱発電装置では、太陽の光を集束することによって、高温部の温度が例えば８００℃やそれ以上になる場合がある。このような発電装置にスターリングサイクル機関を適用しようとした場合、高温部側に位置するディスプレイサやシリンダの耐熱性能が問題となる。
【０００４】
一般に、ディスプレイサやこれを収容するシリンダには、比較的耐熱性の高いＰＰＳ（Poly
Phenylene Sulfide）などの樹脂材料が使用される。樹脂材料の使用限界温度は、耐熱性の優れたものでも概ね３００℃以下であり、８００℃もの高温で連続的に運転する装置に樹脂材料は使用できない。
【０００５】
より耐熱性を高めるため、例えばステンレス等の金属材料を用いることも考えられる。しかしながら、ティスプレイサ等に金属材料を使用した場合、熱伝導率が高くなるため、高温部と低温部との断熱性能が低くなり、これによって発電効率が低下するという問題がある。また、金属材料を使用した場合、樹脂に比べて重量が重くなるという問題や、部品点数が増えてコストが増すという問題がある。
【０００６】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、高温部と低温部との断熱を保ちつつ、高い温度で使用できるスターリングサイクル機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係るスターリングサイクル機関は、ケーシングの中に中心軸を揃えて配置された第１シリンダ及び第２シリンダと、前記第１シリンダに往復動可能に挿入されたディスプレイサと、前記第２シリンダに往復動可能に挿入されたピストンと、前記ディスプレイサの一方の端部に面した高温の膨張室と、前記ディスプレイサの他方の端部と前記ピストンとに面した低温の圧縮室と、前記膨張室と前記圧縮室とを連通する気体流路と、前記気体流路に流れる作動気体の熱を蓄える蓄熱式熱交換器とを有し、前記第１シリンダ及び前記ディスプレイサの少なくとも一方がセラミックス材料又はカーボン材料で形成される。
【０００８】
好適に、上記スターリングサイクル機関は、前記第１シリンダの内面と摺動する前記ディスプレイサの摺動部がカーボン材料又はセラミックス材料で形成される。
【０００９】
好適に、前記ディスプレイサは、セラミックス材料で形成され、前記膨張室に面するヘッド部と、金属で形成され、前記ヘッド部を保持する基部と、カーボン材料又はセラミックス材料で形成され、前記基部の外面に設けられた前記摺動部とを含む。
【００１０】
好適に、前記摺動部は、断面が円形の前記基部の全周を囲むリング状の摺動面を有する。
【００１１】
好適に、前記第２シリンダの内面と摺動する前記ピストンの摺動部が、カーボン材料又はセラミックス材料で形成される。
【００１２】
好適に、前記第１シリンダ及び前記ディスプレイサの少なくとも一方を形成する前記セラミックス材料は、アルミナ系セラミックス材料、ジルコニア系セラミックス材料、炭化珪素系セラミックス材料、窒化珪素系セラミックス材料、窒化アルミニウム系セラミックス材料、ステアタイト系セラミックス材料、又は、サイアロン系セラミックス材料である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、高温部と低温部との断熱を保ちつつ、高い温度で使用できるスターリングサイクル機関を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の実施形態に係るスターリングサイクル機関の構成の一例を示す断面図である。
【図２】図１に示すスターリンサイクル機関におけるディスプレイサとピストンの要部を図解した図である。
【００１５】
以下、本発明の実施形態に係るスターリングサイクル機関として、発電機に適用されたスターリングサイクル機関を例に挙げて説明する。
【００１６】
図１は、本発明の実施形態に係るスターリングサイクル機関の構成の一例を示す断面図である。また図２は、図１に示すスターリンサイクル機関におけるディスプレイサとピストンの要部を図解した図である。
図１に示すスターリングサイクル機関は、ケーシング１と、ケーシング１の中に収容された上部シリンダ１０及び下部シリンダ１１と、上部シリンダ１０に往復動可能に挿入されたディスプレイサ７０と、下部シリンダ１１に往復動可能に挿入されたピストン２０と、ピストン２０の内側と外側に対向して配置された固定子３０及びヨーク１８と、ピストン２０の円筒状の壁部に取り付けられた磁石２５と、ディスプレイサ７０を付勢するバネ部材（弾性部材）５１と、ピストン２０を付勢するバネ部材（弾性部材）５２とを有する。
【００１７】
ここで、ケーシング１は本発明におけるケーシングの一例であり、上部シリンダ１０は本発明における第１シリンダの一例であり、下部シリンダ１１は本発明における第２シリンダの一例であり、ディスプレイサ７０は本発明におけるディスプレイサの一例であり、ピストン２０は本発明におけるピストンの一例である。
【００１８】
ケーシング１は、スターリングサイクル機関の作動気体（ヘリウムガス等）を封入した密閉容器である。図１の例において、ケーシング１は、上部ケーシング２と、中間部ケーシング３と、シリンダ保持部５と、下部ケーシング７とを組み合わせて形成される。
上部ケーシング２と中間部ケーシング３は、主に上部シリンダ１０を収容する円柱状の内部空間を形成する。上部シリンダ１０の天井側の内壁は、ドーム状に丸みを帯びている。シリンダ保持部５は、その内壁において下部シリンダ１１の外周と当接しており、中心軸の位置が定まるように下部シリンダ１１を保持する。
【００１９】
下部ケーシング７は、主に下部シリンダ１１，固定子３０，ヨーク１８，バネ部材５１，５２を収容する円柱状の内部空間を形成する。下部ケーシング７の底部付近には、ケーシング１内の機構（上部シリンダ１０，下部シリンダ１１等）の全体を下側から支持する支持基台４３が設けられている。下部ケーシング７の底部の中央には開口部が設けられており、その開口部は蓋部８によって閉塞されている。蓋部８は、ケーシング１の内部に作動気体を導入したり、電気配線を通したりするための図示しない管を備える。
【００２０】
上部シリンダ１０と下部シリンダ１１は、それぞれ筒状の形状を有し、中心軸を揃えてケーシング１の中に配置される。上部シリンダ１０と下部シリンダ１１を１つのシリンダと見なした場合、ディスプレイサ７０は当該シリンダの上側の端に往復動可能に挿入され、ピストン２０は当該シリンダの下側の端に往復動可能に挿入される。上部シリンダ１０及び下部シリンダ１１は、別々の部品をつなげて形成されてもよいし、一体に形成されてもよい。
【００２１】
本実施形態において、上部シリンダ１０はセラミックス材料により形成される。このセラミックス材料には、ＰＰＳ等の樹脂材料に比べて耐熱温度が高く、かつ、ステンレス等の金属材料に比べて熱伝導率の低いものが使用される。
【００２２】
下部シリンダ１１は、複数の支柱４１を介して支持基台４３に固定される。図１の例において、支柱４１は筒状に形成されており、支持基台４３に設けられた孔と筒状の支柱４１をボルト４２が貫通する。ボルト４２の先端部の雄ネジと下部シリンダ１１の下面の雌ネジとを螺合することで、下部シリンダ１１が支持基台４３に固定される。バネ部材５１は、ボルト４２が貫通する孔を備えており、支柱４１と支持基台４３との間に挟まれて固定される。図１の例では、３枚のバネ部材５１が支持基台４３に固定される。
【００２３】
ディスプレイサ７０の上面とケーシング１との間に形成される空間は膨張室１２であり、ここで作動気体が熱せられてその体積が増大する。他方、ディスプレイサ７０とピストン２０との間に形成される空間は圧縮室１７であり、ここで作動気体が冷却されてその体積が減少する。
【００２４】
上部シリンダ１０の外壁とケーシング１の内壁とに囲まれた円筒状の空間は、膨張室１２と圧縮室１７とを連通する作動気体の流路（気体流路）になっている。上部シリンダ１０と下部シリンダ１１との間には、圧縮室１７とつながる連通孔１６が設けられている。この連通孔１６と上記の円筒状空間（気体流路）を通じて、膨張室１２と圧縮室１７がつながっている。
【００２５】
上記円筒状の空間（気体流路）には、吸熱フィン１３，蓄熱式熱交換器（再生器）１４および放熱フィン１５が配置される。吸熱フィン１３は上側の膨張室１２に近い位置に配置され、放熱フィン１５は下側の圧縮室１７に近い位置に配置され、蓄熱式熱交換器１４は吸熱フィン１３と放熱フィン１５の間に配置される。蓄熱式熱交換器１４は、膨張室１２から圧縮室１７へ流れる作動気体の熱を奪って蓄熱し、圧縮室１７から膨張室１２へ流れる作動気体に当該蓄熱した熱を与える機能を有する。
【００２６】
ケーシング１は、放熱フィン１５と接する部分に外部フィン６を備える。外部フィン６は、作動気体の熱をケーシング１の外部に排出するための放熱手段である。図１の例において、外部フィン６は、中間部ケーシング３とシリンダ保持部５との間に固定される。外部フィン６は、例えば不図示のポンプ等から供給される冷却媒体（水など）によって冷却され、所定の温度に保持される。
他方、上部ケーシング２は、外部の熱源から与えられた熱を膨張室１２の作動気体に伝える吸熱手段であり、上部ケーシング２の内壁に吸熱フィン１３が当接している。
【００２７】
ディスプレイサ７０は、膨張室１２に面する一方の端部に設けられたヘッド部７３と、圧縮室１７に面する他方の端部に設けられた基部７１と、上部シリンダ１０の内面を摺動する摺動部７２と、円筒体７４とを含む。
ヘッド部７３は本発明におけるヘッド部の一例であり、基部７１は本発明における基部の一例であり、摺動部７２は本発明における摺動部の一例である。
【００２８】
ヘッド部７３は、膨張室１２を区画する壁面を構成する。ヘッド部７３は、ＰＰＳ等の樹脂材料に比べて耐熱温度が高く、かつ、ステンレス等の金属材料に比べて熱伝導率の低いセラミックス材料によって形成される。ヘッド部７３を熱伝導率の低いセラミックス材料で形成することにより、膨張室１２から圧縮室１７への熱伝導が遮断される。
【００２９】
基部７１は、圧縮室１７を区画する壁面を構成する。基部７１は、例えばアルミや真鍮等の金属で形成されており、ヘッド部７３と摺動部７２を保持する。基部７１を金属で形成することによって、これを樹脂などで形成する場合に比べて、温度による部品の変形量が小さくなる。従って、高い温度における機械的精度の低下が抑制される。
【００３０】
摺動部７２は、上部シリンダ１０の内面を摺動するように基部７１の外面に設けられており、断面が円形の基部７１の全周を囲むリング状の摺動面を有する。摺動部７２は、ＰＰＳ等の樹脂材料に比べて耐熱温度が高く、かつ、熱による変形量の小さいカーボン材料によって形成される。
【００３１】
基部７１の圧縮室１７側の端壁には、基部７１と同軸上に基部７１より小径の円筒体７４が固定される。図１の例では、基部７１の端壁の中央部に円形の凹部が形成され、この凹部に円筒体７４の上端が差し込まれている。
【００３２】
ディスプレイサ７０は、シリンダ（１０，１１）の軸方向と平行に延びたロッド６１を介して、バネ部材５１に接続される。ロッド６１の一方の端は、ディスプレイサ７０の円筒体７４の空洞を通って基部７１に接続される。ロッド６１の他方の端は、下部ケーシング７の支持基台４３に取り付けられた板状のバネ部材５１に接続される。ディスプレイサ７０は、ロッド６１を介して接続されたバネ部材５１の弾性力により、上下方向（シリンダの軸方向）に付勢される。
【００３３】
ピストン２０は、円筒形状を有する基部２１と、基部２１の外面に設けられた摺動部２３及び２４を有する。基部２１の一方の端は、端壁部によって閉塞される。
【００３４】
基部２１は、閉塞された一方の端壁部においてディスプレイサ７０に面しており、この端壁部が圧縮室１７を区画する壁面を構成する。基部２１は、例えばアルミや真鍮等の金属で形成されており、摺動部２３，２４を保持する。基部２１を金属で形成することによって、これを樹脂などで形成する場合に比べて、温度による部品の変形量が小さくなるため、高温における機械的精度の低下が抑制される。
【００３５】
摺動部２３，２４は、下部シリンダ１１の内面を摺動するように基部２１の外面に離間して設けられており、円筒状の基部２１の全周を囲むリング状の摺動面をそれぞれ有する。摺動部２３，２４は、ＰＰＳ等の樹脂材料に比べて耐熱温度が高く、かつ、熱による変形量の小さいカーボン材料によって形成される。
【００３６】
ディスプレイサ７０に面した基部２１の端壁部の中央には、ディスプレイサ７０の円筒体７４を受け入れる貫通部２２が形成される。図１の例において、この貫通部２２は、シリンダ（１０，１１）の軸方向と平行に円筒状に延びている。ディスプレイサ７０の円筒体７４は、貫通部２２を通って上下に往復運動する。
【００３７】
ピストン２０の基部２１は、シリンダ（１０，１１）の軸方向と平行に延びた複数本のロッド６２を介して、板状のバネ部材５２に接続される。図１の例において、バネ部材５２は、下部シリンダ１１とバネ部材５１との間に配置されており、図示しない支柱を介して下部シリンダ１１（若しくは支持基台４３）に固定される。バネ部材５２の中央部には、ロッド６１を通すための貫通孔が形成される。複数のロッド６２は、その一方の端が貫通部２２の周囲の対称な位置に接続され、他方の端がバネ部材５２の上記貫通孔の周囲の対称な位置に接続される。
【００３８】
ピストン２０の基部２１には、磁石２５が固定される。磁石２５は、離間した摺動部２３，２４の間に、円筒状の基部２１の全周を囲むようにしてリング状に設けられている。磁石２５に面する下部シリンダ１１の内面には、ヨーク１８が固定される。ヨーク１８は、鉄などの磁性材料からなり、磁石２５を取り囲むように例えばリング状に形成される。ピストン２０の基部２１の内側には、ヨーク１８と対向する位置に固定子３０が配置される。磁石２５は、固定子３０とヨーク１８との間に挟まれて、ピストン２０とともに上下に往復動する。磁石２５は、固定子３０とヨーク１８に作用する磁界を発生する。
【００３９】
固定子３０は、電線をリング状に巻いて形成されたコイル３３と、コイル３３を挟んでヨーク１８と対向するコア３６を有する。
【００４０】
コイル３３は、ピストン２０の円筒状の基部２１の内側に配置される。またコイル３３は、その外周側がピストン２０の磁石２５と面するように、ピストン２０と同軸に配置される。
【００４１】
コア３６は、電線の巻回方向と垂直なコイル３３の断面の周りを取り囲む形状に形成されており、磁石２５とコイル３３とが面する部分に隙間（コイル３３を囲んでいない部分、切れ目）を有する。図１の例において、コア３６は上下方向に対称な２つのブロック（３６Ａ，３６Ｂ）に分かれている。薄い磁性材料の板（ケイ素鋼板等）を重ねて接着することにより、上下の２つのブロック（３６Ａ，３６Ｂ）がそれぞれ形成される。
【００４２】
コア３６は、平行な２枚の円盤状の板部材によって挟まれ、この板状部材が不図示の連結具によって支持部４０に固定される。支持部４０は、下部シリンダ１１とともにケーシング１に固定される。
【００４３】
ここで、上述した構成を有するスターリングサイクル機関の動作を説明する。
【００４４】
ディスプレイサ７０がピストン２０に向かって下方に移動すると、圧縮室１７が狭くなるため、圧縮室１７の作動気体が連通孔１６，放熱フィン１５，蓄熱式熱交換器１４，吸熱フィン１３を通り、高温の膨張室１２に流れこむ。膨張室１２に流れ込んだ作動気体は熱せられて体積が膨張するため、膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が高まる。膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が、ピストン２０によって区画された下部ケーシング７の背圧空間９の圧力より高くなると、ピストン２０が下方に移動する。
【００４５】
ピストン２０が下方へ移動することにより膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が低下して、背圧空間９の圧力より低くなると、ディスプレイサ７０がこの圧力差により上方へ移動する。
【００４６】
ディスプレイサ７０が上方へ移動すると、膨張室１２が狭くなるため、膨張室１２の作動気体が吸熱フィン１３，蓄熱式熱交換器１４，放熱フィン１５，連通孔１６を通り、低温の圧縮室１７に流れこむ。圧縮室１７に流れ込んだ作動気体は冷却されて体積が小さくなるため、膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が低くなる。膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が低下すると、ピストン２０の移動方向が下方向から上方向へ転じる。
【００４７】
ピストン２０が上方へ移動することにより膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が上昇して、背圧空間９の圧力より高くなると、ディスプレイサ７０がこの圧力差により下方へ移動する。ディスプレイサ７０がピストン２０に向かって下方に移動すると、再び圧縮室１７から膨張室１２へ作動気体が流れ込み、膨張室１２及び圧縮室１７の圧力が高まって、ピストン２０の移動方向が上方向から下方向へ転じる。
以上の繰り返しにより、ディスプレイサ７０とピストン２０がそれぞれ上下に往復運動する。
【００４８】
ピストン２０が往復運動すると、ヨーク１８と固定子３０の間を磁石２５が上下に移動し、コイル３３の磁界が周期的に変化するため、コイル３３に起電力が発生して電流が流れる。
【００４９】
以上説明したように、本実施形態に係るスターリングサイクル機関では、ディスプレイサ７０とこれを収容する上部シリンダ１０がセラミックス材料によって形成される。これにより、ディスプレイサとシリンダが樹脂材料で形成される従来のスターリングサイクル機関に比べて、格段に高い温度において連続的に運転することが可能である。従って、本実施形態に係るスターリングサイクル機関は、例えば、高温部が８００℃台の温度に達する集光型の太陽熱発電装置に適用可能である。
【００５０】
また、本実施形態に係るスターリングサイクル機関によれば、ディスプレイサとシリンダが熱伝導率の高いステンレス等の金属で形成される従来のスターリングサイクル機関に比べて、高温の膨張室と低温の圧縮室とを断熱する性能が高いため、発電の効率を向上できる。
【００５１】
更に、本実施形態に係るスターリングサイクル機関によれば、重量が重い金属材料の替わりに重量の軽いセラミックス材料を使用することで、装置を軽量化することができる。
【００５２】
しかも、本実施形態に係るスターリングサイクル機関によれば、ディスプレイサ７０や上部シリンダ１０にセラミックス材料を使用することにより、金型を使ってこれらの部品を成形することが可能になるため、金属材料に比べて部品点数を減らすことができる。
【００５３】
また、本実施形態に係るスターリングサイクル機関では、シリンダ（１０，１１）の内面と摺動するデイスプレイサ７０の摺動部７２やピストン２０の摺動部２３，２４がカーボン材料によって形成される。これにより、ディスプレイサやピストンの摺動部に樹脂材料を使用していた従来のスターリングサイクル機関に比べて、高い温度において連続的に運転することが可能になる。一般に、樹脂材料は熱による変形量が大きいため、これを摺動部に使用した場合、高温になると変形が生じて摺動性能が低下するという問題がある。本実施形態によれば、温度による変形量の小さいカーボン材料を使用することにより、高温においても安定した摺動性能を保つことができるため、長時間の連続運転が可能となる。
【００５４】
なお、本発明は上述した実施形態にのみ限定されるものではなく、他の種々のバリエーションを含んでいる。
【００５５】
上述した実施形態では、ディスプレイサ７０において金属の基部７１とカーボン材料の摺動部７２を設けているが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、ディスプレイサの基部と摺動部をカーボン材料によって一体に形成してもよい。
また、上述した実施形態では、ピストン２０において金属の基部２１とカーボン材料の摺動部２３，２４を設けているが、本発明の他の実施形態では、ピストンの基部と摺動部をカーボン材料によって一体に形成してもよい。
【００５６】
また、上述した実施形態では、ディスプレイサ７０やピストン２０における摺動部（７２，２３，２４）をカーボン材料によって形成しているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、ディスプレイサやディスプレイサの摺動部をセラミックス材料によって形成してもよい。この場合も、摺動部を樹脂材料で形成する従来のスターリングサイクル機関に比べて耐熱性能を高めることができる。
なお、本発明の他の実施形態では、ディスプレイサの基部と摺動部をセラミックス材料によって一体に形成してもよいし、ヘッド部を含んだディスプレイサの全体をセラミックス材料によって一体に形成してもよい。
また、本発明の他の実施形態では、ピストンの基部と摺動部をセラミックス材料によって一体に形成してもよい。
【００５７】
また、上述した実施形態では、ディスプレイサ７０のヘッド部７３をセラミックス材料によって形成しているが、本発明はこれに限定されない。本発明の他の実施形態では、ディスプレイサのヘッド部をカーボン材料によって形成してもよい。その場合、基部と摺動部を含んだディスプレイサの全体をカーボン材料によって一体に形成してもよい。
【００５８】
また、上述した実施形態では、上部シリンダ１０をセラミックス材料によって形成しているが、本発明はこの例に限定されない。本発明の他の実施形態では、ディスプレイサが収容されるシリンダをカーボン材料によって形成してもよい。この場合も、樹脂材料のシリンダを用いる従来のスターリングサイクル機関に比べて、耐熱性を大幅に向上できる。
【００５９】
上述した実施形態においてディスプレイサやシリンダに使用されるセラミックス材料は任意であり、例えば、アルミナ系セラミックス材料、ジルコニア系セラミックス材料、炭化珪素系セラミックス材料、窒化珪素系セラミックス材料、窒化アルミニウム系セラミックス材料、ステアタイト系セラミックス材料、サイアロン系セラミックス材料などがその例として挙げられる。ディスプレイサやピストンの摺動部に使用されるセラミックス材料についても任意であり、例えば上記の各セラミックス材料がその例として挙げられる。
【００６０】
上述した実施形態では、スターリングサイクル機関の発電機の例を挙げているが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばスターリングサイクル機関の冷却装置などに適用することも可能である。
【符号の説明】
【００６１】
１…ケーシング、２…上部ケーシング、３…中間部ケーシング、５…シリンダ保持部、６…外部フィン、７…下部ケーシング、８…蓋部、１０…上部シリンダ、１１…下部シリンダ、１２…膨張室、１３…吸熱フィン、１４…蓄熱式熱交換器（再生器）、１５…放熱フィン、１６…連通孔、１７…圧縮室、１８…ヨーク、１９…ヨーク保持部、２０…ピストン、２１…基部、２２…貫通部、２３，２４…摺動部、２５…磁石、３０…固定子、３３…コイル、３６…コア、４０…支持部、４１…支柱、４３…支持基台、５１，５２…バネ部材、６１，６２…ロッド、７０…ディスプレイサ、７１…基部、７２…摺動部、７３…ヘッド部。
【図１】
2014066218.tif 000003
【図２】
2014066218.tif 000004