(57)【要約】  本発明は、スターリング熱力学サイクルに従ってエンジンまたは冷却器として作動することができる小型装置（１）であって、変位機構（６）の移動の影響の下、作動流体が膨張チャンバ（２）を通り抜けて圧縮チャンバ（３）に、および圧縮チャンバ（３）を通り抜けて膨張チャンバ（２）に流れることを可能にする再生器（４）によって相互連結された膨張チャンバ（２）および圧縮チャンバ（３）を含み、圧縮チャンバの一部分（８）が、圧縮チャンバの容積を変更するために移動可能であり、またピストンとして作動する、小型装置（１）に関する。本発明の装置は、補足的連結チャネル（７）によって圧縮チャンバ（３）に連結された補足的チャンバ（５）も含み、この補足的チャンバは、圧縮チャンバの温度と膨張チャンバの温度の中間温度であり、補足的チャンバは、変位機構（６）によって膨張チャンバ（２）から分離されていることを特徴とする。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング熱力学サイクルに従ってエンジンまたは冷却器として作動することができ、
膨張チャンバ（２）と、圧縮チャンバ（３）と、を備え、
前記膨張チャンバ（２）および前記圧縮チャンバ（３）が、変位機構（６）の移動の影響下で、作動流体が前記膨張チャンバ（２）を通り抜けて前記圧縮チャンバ（３）に、かつ前記圧縮チャンバ（３）を通り抜けて前記膨張チャンバ（２）に流れることを可能にする再生器（４）によって相互連結され、
前記圧縮チャンバの一部分（８）が、前記圧縮チャンバの容積を変更するために移動可能であり、またピストンとして作動する、小型装置（１）であって、
補足的連結チャネル（７）によって前記圧縮チャンバ（３）に連結された補足的チャンバ（５）をさらに含み、
前記補足的チャンバは、前記圧縮チャンバの温度と前記膨張チャンバの温度との中間温度であり、
前記補足的チャンバは、前記変位機構（６）によって前記膨張チャンバ（２）から分離されていることを特徴とする、小型装置（１）。
【請求項２】
前記連結チャネルが、補足的な再生器（７）を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記変位機構（６）が、異なる面積を有する前記膨張チャンバ（２）および前記補足的チャンバ（５）それぞれの２つの接触面（１２、１３）を有することを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記メインの再生器（２４）および／または前記補足的連結チャネル（２７）が、前記作動流体が前記膨張チャンバ（２２）と前記圧縮チャンバ（２３）との間に規定された方向（２８）に対して平行な方向に流れることを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記メインの再生器（３５）および／または前記補足的連結チャネルが、前記作動流体が前記膨張チャンバ（３２）と前記圧縮チャンバ（３３）の間に規定された方向（３８）に対して垂直である平面に流れることを可能にすることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記膨張チャンバ（５２）および前記圧縮チャンバ（５３）が、２つの別個の構成要素（５１、６０）内に配置され、ライン（６２、６３）によって連結されることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記ディスプレーサの移動とピストンとして作動する前記要素の移動の間の同期化機構を備えることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記膨張チャンバが、熱源に熱的に連結され、任意選択で、前記熱源との熱交換面積を増大させるための構成を含むことを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
ピストンとして作動する前記要素またはディスプレーサとして作動する前記要素が、その変位の開始に適した部材に関連付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
ピストンとして作動する前記要素が、その機械エネルギーを電気エネルギーに変換するのに適した部材に関連付けられることを特徴とする、請求項１に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＭＥＭＳとも呼ばれる微小電子機械システムの分野に関する。本発明は、より詳細には、機械エネルギーを熱に、また熱を機械エネルギーに変換するためのマイクロシステムまたは小型装置に関する。本発明は、より具体的には、スターリング熱力学サイクルに従って、特にこのタイプの熱エンジンのαおよびβと呼ばれる構成に従って作動する小型装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、スターリング熱力学サイクルに従って作動する熱エンジンは、膨張チャンバおよび圧縮チャンバを含み、これらのチャンバは、通常「ディスプレーサ(displacer)」と呼ばれるピストンの移動の影響の下で、一般的にはガスである作動流体が膨張チャンバから圧縮チャンバに、および圧縮チャンバから膨張チャンバに流れることを可能にする再生器によって連結される。機械的作用の形態でエネルギーの移動を可能にする「駆動」ピストンは、圧縮チャンバの容積を変更するために、その一部分内において移動可能である。変位ピストンおよび駆動ピストンの移動が、同期化され、それらの位相差が、スターリングサイクルに従った作動を確実に最適化するために同期化装置によって維持される。
【０００３】
実際、エンジンモードでの作動のための理想的なスターリング熱力学サイクルは、その間に作動流体が、以下の変換、すなわち一定容積における加熱、等温膨張、その後の一定容積における冷却、その後の等温圧縮、を受ける４つの相を組み合わせる。エンジンモードにおける作動のもとでは、圧縮チャンバは、圧縮チャンバ内の作動流体が膨張チャンバ内よりも低い温度になるように熱源に熱的に連結される。
【０００４】
「スターリング」エンジンと呼ばれるエンジンは、移動機能のために、および発電用のサブシステムとしてすでに開発されてきている。スターリングエンジンの可逆性は、工業用冷凍を生み出すために有効に使用されている。また、このタイプのエンジンを小型化するための、特に微小電子分野で使用される技術によってそれを作製するための開発も実現されている。したがって、そのような装置は、微小電子機械システム、すなわちＭＥＭＳの一般的なカテゴリに属する。
【０００５】
故に、特許文献２特許文献２、および特許文献３は、スターリングサイクルに従って作動するＭＥＭＳ装置について記載している。したがって、そのような機構は、非常に狭い場所に、スターリングエンジンまたは冷却器の作動に関するすべての要素を１つにまとめる。ＭＥＭＳ構造を用いて作製されるスターリングエンジンの別の例は、特許文献４に記載されている。この文献で検討される特定の構成では、圧縮チャンバは、装置の側部領域との熱交換のために熱交換器の一部分を組み込むことができる。この熱交換器の一部分の存在が、圧縮チャンバを２つの部分に分離するが、これらの部分は、良好な熱伝導係数を必要とする熱交換器の一部分の熱伝導率が高いためにそれでもなお同じ温度である。
【０００６】
このタイプの装置には、その小型化が必然的にそのパフォーマンスの低下を引き起こす限り、問題が生じる。より詳細には、スターリングエンジンの理想的な熱力学的効率は、１−ＴＤ／ＴＣに等しく、この場合ＴＤおよびＴＣは、膨張チャンバおよび圧縮チャンバそれぞれにおける一般的な温度である。
【０００７】
したがって、膨張チャンバと圧縮チャンバとの温度差が大きくなるにつれて、その効率が相応に高くなることを明確に理解できる。実際、装置が小型化されるにつれて、膨張チャンバは、圧縮チャンバに接近するため、２つのチャンバ間の断熱を効果的に維持することができない。
【０００８】
すなわち、膨張チャンバ内で分散された熱が、システムの要素全域の熱伝導によって圧縮チャンバ内において温度上昇を引き起こし、そのために温度差が縮まり、これが効率の低下と同義とされる。
【０００９】
したがって、ＭＥＭＳ産業で通常使用される材料では、２つのチャンバ間の断熱は、それらが数ミクロンしか離れていない場合、不十分である。
【００１０】
よって、本発明が解決を提案する問題は、熱力学効率の点に関して十分なパフォーマンスを保ち、かつそうしながらも特に小型の構成を可能にすることである。
【００１１】
特許文献５は、スターリング装置の要素構造の複数の組合せについて記載している。そのような構造は、制御されるために特定の構成を課す。実際、定常状態では、膨張チャンバに連結された変位ピストンの移動と圧縮チャンバに連結された駆動ピストンの移動との間の位相差の調整は、変位するピストンおよび再生器内の粘性分散機構に関連する駆動ピストンの力学的特性を有する適切な設計によって得られる。エンジンモードでの作動の場合、変位ピストンおよび駆動ピストンの移動の開始および同期化は、その作動装置を使用することによる制御によってのみ得ることができる。したがって、使用される変換器は、電子機械式、圧電式、静電式または電歪式のタイプのものでよい。
【００１２】
本発明のさらなる目的は、所望の作動を得るために変位機構および駆動ピストンの同時制御を必要としないスターリングエンジンまたは冷却器の構造を提案することである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】米国特許第５４５７９５６号明細書
【特許文献２】米国特許第５７４９２２６号明細書
【特許文献３】米国特許第６３８５９７３号明細書
【特許文献４】国際公開第９７／１３９５６号パンフレット
【特許文献５】米国特許第５９４１０７９号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
したがって、本発明は、スターリング熱力学サイクルに従ってエンジンまたは冷却器として作動することができる小型装置に関する。従来、そのような装置は、膨張チャンバおよび圧縮チャンバを含み、これらのチャンバは、単に「ディスプレーサ」とも呼ばれる変位機構の移動の影響の下で、作動流体が膨張チャンバから圧縮チャンバに、および圧縮チャンバから膨張チャンバに流れることを可能にする再生器によって相互連結される。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
従来、圧縮チャンバの一部分は、その容積を変更するために移動可能であり、ピストンとして作動する。
【００１６】
また、本発明において、この装置は、補足的連結チャネルによって圧縮チャンバに連結された補足的チャンバも備えることを特徴とする。この補足的チャンバは、変位機構によって膨張チャンバから分離されている。この補足的チャンバは、圧縮チャンバの温度と膨張チャンバの温度の中間温度である。
【００１７】
すなわち、従来の構成と比べると、本発明における装置は、圧縮チャンバに存在する圧力効果を膨張チャンバとは反対側のディスプレーサの側面に伝えるように機能する追加のチャンバを備える。補足的連結チャネルならびに選択された構成および材料は、圧縮チャンバと補足的チャンバとの間の大きな温度差を維持するように機能する。
【００１８】
すなわち、ディスプレーサの２つの側面が、それぞれ膨張チャンバおよび圧縮チャンバに接触する従来のシステムとは異なり、本発明による装置は、ディスプレーサが特徴的な補足的チャンバを介して圧縮チャンバに間接的に接触することを特徴とする。
【００１９】
このようにして、補足的チャンバは、膨張チャンバの温度と圧縮チャンバの温度との中間温度であることができる。したがって、ディスプレーサの２つの側面間の温度差は、膨張チャンバと圧縮チャンバとの間の一定の温度差においては従来のシステムよりも小さい。
【００２０】
したがって、変位装置の厚さが非常に小さなものであっても十分な効率を有する小型装置を作製することが可能になり、よって、この変位装置は、ミクロン規模の膜を得るための従来手段によって作製することができる。
【００２１】
実際には、有利には、補足的チャンバを圧縮チャンバに連結する連結チャネルは、圧縮チャンバと補足的チャンバの間の温度差を維持するために特有の熱構成を含むことができ、それにより、圧縮チャンバと膨張チャンバとの間の大きな温度差を助長する。
【００２２】
実際には、この温度差は、様々な装置によって維持することができる。したがって、連結チャネル内に流れるガス温度を調節するための能動装置を設けることができる。この装置は、必要に応じてこうしたガスを加熱または冷却する伝熱要素を含むことができる。有利には、この調節装置は、補足的な再生器によって形成され得る。
【００２３】
本発明の別の特徴によれば、ディスプレーサは、異なる面積を有する膨張チャンバおよび補足的チャンバそれぞれとの２つの接触面を有する。すなわち、ディスプレーサと膨張チャンバの間の接触面は、通常、補足的チャンバと前記ディスプレーサとの間の接触面よりも大きい。この非対称性は、ディスプレーサの移動および圧縮チャンバに関連するピストンの移動の自動開始、およびディスプレーサの移動と圧縮チャンバに関連するピストンの移動との間の最適な位相差の維持を確保する機構の設計に関して利点を有する。実際、エンジンモードでの作動では、ディスプレーサおよび駆動ピストンとして作用する要素の力学的特性を適切に選択することによって開始を行うことができる。変位機構およびピストンとして作用する要素によって形成され、膨張チャンバと圧縮チャンバとの間の差動温度まで安定する力学システムは、補足的チャンバ内に含まれる流体に接触するディスプレーサの表面にかかる圧力フィードバックにより、この温度差を越えると力学的に不安定になる。この不安定さが、最小の外乱時にディスプレーサおよびピストンとして作用する要素の移動を引き起こす。変位の幅は、非線形の分散機構が、システムの力学的範囲を安定した作動点に到達するよう変更するように増大する。次いで、ディスプレーサおよびピストンとして作用する要素の移動の同期化は、変位機構およびピストンの力学的特性、ならびに再生器および補足的チャネル内の粘性分散機構に依存する。さらに、所望の熱力学特性を得るために、駆動ピストンとして作用する要素の移動の幅の機械的抑制を実施することもできる。
【００２４】
実際には、再生器および任意で連結チャネルは、作動流体の性質、所望の熱パフォーマンス、および利用可能な技術に従って様々な方法で構成することができる。したがって、より詳細には、再生器および１つの連結チャネルまたは複数の連結チャネル内の作動流体の流れは、膨張チャンバと圧縮チャンバの間の規定された方向に対して平行の方向に発生することができる。この場合、再生器および連結チャネルは、構成要素の材料の厚さに掘削された複数の管状のチャネルから構成することができる。
【００２５】
別の代替策において、この再生器は、膨張チャンバと圧縮チャンバとの間に規定された前記方向に対して垂直である平面において作動流体が流れるのを可能にすることができる。この場合、再生器の表面積は、より大きくなることができる。それにより、再生器の設計のタイプに応じて、１つの再生器または複数の再生器の交差場所において発生する圧力降下および再生器の２つの端部の間の温度差も調整することが可能になる。
【００２６】
本発明の別の特徴において、膨張チャンバおよび圧縮チャンバを２つの別個の構成要素内に配置し、様々なチャンバ間の連結を適切にもたらすラインによって連結されることが可能である。このようにして、圧縮チャンバと膨張チャンバとの間の距離は、これらの２つのチャンバ間の温度差、その結果装置の効率を増大させるためにさらに広げられる。
【００２７】
実際には、本発明による装置は、ディスプレーサの機構部分とピストンとして作用する要素の移動との間の同期化機構を含むことができる。必ずしも必須ではない方法ではあるが、この同期化機構は、与圧室を含み、この与圧室は、圧縮チャンバの反対側のピストンとして作用する要素の表面がこの圧力を受けるように配置されている。そして、駆動ピストンとして作用する要素に関連する周波数は、この圧力を適切な装置によって調整することによって変更される。必ずしも必須ではない方法ではあるが、この同期化機構は、ピストンとして作用する要素の移動の幅をエンジンモードで使用される装置の最適な作動を確実にする値に制限する絞り部を含むことができる。また、駆動ピストンとして作用する要素を制御するための装置も付加することができる。したがって、この装置は、ピストンとして作用する要素に関連する移動の幅および／または周波数および／または減衰を制御するための制御回路に関連する電子機械式変換器を含む。
【００２８】
本発明による装置の設計により、この装置は、熱エネルギーを機械エネルギーに変換するためにエンジンとして、または機械エネルギーを熱エネルギーに変換するために冷却器として使用可能になる。
【００２９】
膨張チャンバおよび圧縮チャンバの間の熱的連結および熱源については、多くの構成を考えることができる。したがって、熱源との熱交換面積を増大させるために、フィンなどの特定の構成を設けることが可能になる。
【００３０】
エンジンモードでの作動については、ピストンとして作用する要素において生成された機械エネルギーを使用し、例えば静電式、電磁式、または圧電式などの様々なタイプの変換器を使用することにより、様々な方法で例えば電気エネルギーなどに変換することができる。この場合、使用される変換器は、エンジン制御装置の一部を形成することができることを認めることができる。
【００３１】
反対に、冷却モードでの作動の場合、圧縮チャンバ上で作用するピストンは、例えば静電式、電磁式、または圧電式などの様々なタイプの変換器を使用することによって変位を開始することができる部材に関連付けることができる。
【００３２】
本発明を実施する方法およびその利点は、添付の図と併せて以下の実施形態の説明からよりはっきりと明確になるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明に関連する必須の要素に関してのみ示された、本発明による装置の主要な部分の概略断面図である。
【図２】再生器の位置決めおよび向き、ならびにディスプレーサの作製に関する代替の解決策の断面図である。
【図３】再生器の位置決めおよび向き、ならびにディスプレーサの作製に関する代替の解決策の断面図である。
【図４】再生器の特有の構成および連結チャネルの特有の構成を示す、図３のＩＶ〜ＩＶ’に沿った断面図である。
【図５】２つの相互連結された構成要素の形態で作製された装置を示す代替の実施形態の概略断面図である。
【図６】２つの相互連結された構成要素の形態で作製された装置を示す代替の実施形態の概略断面図である。
【図７】本発明の様々な特徴的チャンバの位置決めに関する代替の実施形態の断面図である。
【図８】ＶＩＩＩ〜ＶＩＩＩ’に沿った図７の断面図である。
【図９】ＩＸ〜ＩＸ’に沿った図７の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３４】
すでに述べているように、本発明は、スターリング熱力学サイクルに従って作動するＭＥＭＳタイプの小型装置に関する。図１は、そのような装置（１）を示しており、この中では本発明の理解のために必要な要素のみを示しており、本発明の作動に必要であり得る本発明の環境をすべて図示しているわけではない。
【００３５】
したがって、図１に示す装置（１）は、再生器（４）によって相互連結された膨張チャンバ（２）、圧縮チャンバ（３）を含む。また、本発明において、装置（１）は、変位機構（６）によって膨張チャンバ（２）から分離された補足的チャンバ（５）も含む。
【００３６】
この補足的チャンバ（５）は、連結チャネル（７）によって、または一般には特有の連結によって圧縮チャンバ（３）に連結される。圧縮チャンバ（３）は、その容積を変化させるために、移動可能である壁のうちの１つ（８）を有する。ピストンとして作用するこの壁（８）は、その目的のために形成された容積空間（９）内で移動する。この容積空間（９）の構成によれば、その中に発生する圧力に対して、およびそれが含むガスのタイプに対して、圧縮チャンバと膨張チャンバと間の断熱は有利になり得る。
【００３７】
したがって、ディスプレーサ（６）は、膨張チャンバ（２）と接触するその上面（１２）を有し、一方で前記ディスプレーサ（６）の下面（１３）は、圧縮チャンバ（３）に連結された補足的チャンバ（５）に接触する。特有の連結（７）により、中間チャンバ（５）と圧縮チャンバ（３）の温度差が確実に維持され、その結果、ディスプレーサ（６）内の温度勾配は従来のシステムよりも小さくなり、理想的な理論効率が想定される。
【００３８】
図１に示すように、ディスプレーサ（６）の下面（１３）は、膨張チャンバ（２）と接触するディスプレーサ（６）の上面（１２）の面積よりも小さい面積を有する。ディスプレーサの２つの面の間のこうした非対称性は、ディスプレーサの移動および圧縮チャンバに関連するピストンの移動の開始、およびディスプレーサの移動と圧縮チャンバに関連するピストンの移動との間の最適な位相差の維持に関して有利である。
【００３９】
この非対称性は、ディスプレーサ（６）の２つの面（１２）および（１３）の異なる寸法により、あるいはその２つの面の一方に存在する特有の補強材の存在によって生じさせることができる。ディスプレーサ（６）の作製には、ディスプレーサに付与されるべき剛性パラメータの考慮事項を組み込むことができる。
【００４０】
装置（１）がエンジンとして作動する場合、膨張チャンバ（２）は、様々なタイプのものであり得る熱源（図示せず）に熱的に連結される。したがって、膨張チャンバ（２）は、燃焼チャンバ、または伝導、対流または放熱によってエネルギーを受けることができる熱センサとの接触を含むことができる。
【００４１】
同様に、装置の作動中において、移動可能であるピストン（８）は、用途に応じて、様々な原理で作用する電気エネルギーにピストン（８）の移動を変換するための様々な電気変換器に関連付けられてもよい。したがって、この変換は、例えば圧電的、静電的、または電磁的な効果によって生じることができる。
【００４２】
実際には、本発明による装置は、図２および図３に示すように、１つの同じ構成要素内に作製することができる。したがって、図２に示すように、膨張チャンバ（２２）は、再生器（２４）によって圧縮チャンバ（２３）に連結される。補足的チャンバ（２５）は、それ自体、連結チャネル（２７）によって圧縮チャンバ（２３）に連結される。
【００４３】
この構成では、再生器および連結チャネル（２４、２７）は、圧縮チャンバ（２３）を膨張チャンバ（２２）に連結する方向（２８）に対して平行である複数の構成を有する。すなわち、このような再生器は、圧縮チャンバ（２３）から補足的チャンバ（２５）を分離する材料（２６）の厚さに掘削されたラインから成る。
【００４４】
図３に示す代替の構成では、膨張チャンバ（３２）が、圧縮チャンバ（３３）と膨張チャンバ（３２）とを連結する方向（３８）に対して平行である第１の管状部分（３４）から成る再生器によって圧縮チャンバ（３３）に連結される。この第１の部分（３４）は、圧縮チャンバと膨張チャンバとを連結する方向（３８）に対して垂直である平面に延在する平面部分（３５）によって延伸される。方向（３８）に対して平行である第３の部分（３６）は、再生器の平面部分（３５）を圧縮チャンバに連結する。
【００４５】
図４は、再生器の能動部分を構成する様々な要素が使用することができる外形を示している。したがって、チャネル（４０）がほぼ直線部分（４１）によって分離された状態で、再生器のこの能動部分の第１の部分が示されている。このようなチャネル（４０）は、比較的大きな接触面を形成し、再生器の能動部分内で作動流体が通過することによって発生する圧力降下を抑制するように働く。
【００４６】
図４に示す再生器の左の部分では、熱緩衝効果をもたらすように働く要素が、鋲（４３）の形態で互い違いの行で配置されており、作動流体と再生器の能動要素との間の熱交換を向上させるために乱流を生み出すことが望ましいことが想定される。
【００４７】
一般には、ＭＥＭＳ分野の従来の技術によって本発明における装置を作製することができる。装置の規模に応じて、膜を生成するための他の技術を使用することも可能である。したがって、これらの膜は、その厚さで均一な張力を発生させるために引き伸ばされた薄膜から作製することができる。このようにして予張りされた引き伸ばされた薄膜は、一方にディスプレーサを、他方にピストンを得るように装置上で組み立てられる。有利には、この張力は、ピストンおよびディスプレーサとして作用する膜の共振周波数に応じた本発明による装置の力学的挙動が、作動条件に適合するようなものである。
【００４８】
図５および図６に示す構成は、膨張チャンバと圧縮チャンバとの間の断熱に関して利点を有する。より詳細には、図５に示す膨張チャンバ（５２）は、非線対称の構成を有するディスプレーサ（５６）によって補足的チャンバ（５５）から分離されている。膨張チャンバ（５２）および補足的チャンバ（５５）は、圧縮チャンバ（５３）、再生器（５４）および特有の連結（５７）を含む第２の構成要素（６０）との連結のための様々なライン（５８）、（５９）を含む第１の構成要素（５１）の内側に作製される。２つの構成要素（５１、６０）を連結するライン（６２、６３）は、所望の幾何形状、特に２つの構成要素（５１、６０）の距離に応じた所望の長さを有する。
【００４９】
図６に示す構成では、２つの構成要素（５１、６０）は、隣り合って示されており、特にこれらは１つの同じ基板の高さで作製することができる。この場合、膨張チャンバ（５２）および再生器（５４）を連結するライン（６６）と補足的チャンバ（５５）および連結チャネル（５７）を連結するライン（６７）とは、２つの構成要素（５１、６０）の外側に適切な方法で作製され、あるいは２つの構成要素を作り出すための材料の実際の厚さで、外形設計の限界に従って形成されてもよい。
【００５０】
そのような構成は、特に図７で説明され、この図では、膨張チャンバ（７２）がディスプレーサ（７６）によってそこから分離されている補足的チャンバ（７５）の上方に作製されている。圧縮チャンバ（７３）は、全体の構成要素のオフセット部分内に作製され、上部を形成するピストン（７８）を有する。このピストン（７８）は、圧縮チャンバ（７３）およびピストン（７８）の他方の側面に配置された容積空間（８１）内にそれぞれ形成された絞り部（７９、８０）の間を移動することができる。
【００５１】
図７に示すように、圧縮チャンバは、ライン（８３）により、熱伝達装置（図示せず）を含むことができる補足的チャンバに連結される。同様に、圧縮チャンバ（７３）は、その一部（８４）が図８に示されかつ図９に示す追加の部分（８５）によって延ばされた再生器によって膨張チャンバ（７２）に連結される。メインの再生器の２つの部分（８４、８５）は、２つの横断面ＶＩＩＩ〜ＶＩＩＩ’、ＩＸ〜ＩＸ’の間の厚さを通過する部分によって連結される。
【００５２】
明らかなことに、装置のパフォーマンスあるいは製作または一体化の技術的限界に関連する様々な要因を改善するために、多くの他の形状を適合することができる。図７〜図９に示す実施形態では、圧縮チャンバおよび膨張チャンバは、それらの機械的構造安定性を高める円形の外形を有する。
【００５３】
本発明による装置がスターリング機器の小型化を可能にしながら膨張チャンバと圧縮チャンバの間の高い温度差の維持によって十分な効率を保つという大きな利点を有することが、上記から明らかになる。さらに、複雑な運動学部分および連結部の不在が、相対運動における部品の機械的摩耗、ならびに衝撃および振動を発生させる遊びの出現という問題を克服することを促進する。また、運動における低い慣性は、装置によってその環境に伝達される振動を抑制し、それによって発生するノイズも抑制される。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明による装置は、その中でも特に微小電子発電、熱エネルギーの回収および利用、ならびに電子システムの冷却に言及することができる多くの用途を見出すことができる。
【００５５】
発電の場合、必要とされる熱エネルギーは、化学エネルギー源から触媒燃焼によって生成され、本発明による装置は、熱エネルギーから機械エネルギーへの効果的な変換を可能にし、最終的にこの機械エネルギーは、装置内に組み込まれた変換器によって利用可能な電気エネルギーに変換される。また、電力発電は、直列接続で、および環境の熱エネルギー（太陽放射、プロセスによって放散される熱エネルギー）が効率的に電気エネルギーに変換されるようにして構成された本発明による装置を使用することによって検討することができる。
【００５６】
冷却モードに使用される本発明による装置を、温度制御を必要とする冷却用ＩＴ電子構成要素に装着することができる。スターリングサイクルで作動する装置を使用することによって到達可能な温度差の範囲により、例えば熱カメラの赤外線センサ用の低温の冷却用途におけるその使用の検討が可能になる。
【符号の説明】
【００５７】
１  装置
２、２２、３２、５２、７２  膨張チャンバ、３、２３、３３、５３、７３  圧縮チャンバ、４、２４、５４    再生器、５、２５、５５、７５  補足的チャンバ、６  変位機構、７、２７、５７  連結チャネル、８  壁、９、８１  容積空間、１２  上面、１３  下面、２６  材料、２８、３８  方向、３４  第１の管状部分、３５  平面部分、３６  第３の部分、４０  チャネル、４１  実質的な直線部分、４３  スタッド、５１  第１の構成要素、５６、７６  ディスプレーサ、５７  特定の連結、５８、５９、６２、６３、６６、６７  ライン、６０  第２の構成要素、７８  ピストン、７９、８０  絞り部、８４  部分、８５  追加の部分
【図１】
2009537783.tif 000003
【図２】
2009537783.tif 000004
【図３】
2009537783.tif 000005
【図４】
2009537783.tif 000006
【図５】
2009537783.tif 000007
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【国際調査報告】
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