(57)【要約】  【課題】  複数サイクルのガス混在の防止と作動ガス通路の均一化を図る。  【解決手段】  圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとから構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の作動空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした。【選択図】  図１
2006038251.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、
前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項２】
前記膨張空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成される、請求項１記載のスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項３】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、
前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項４】
前記圧縮空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成される、請求項３記載のスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項５】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項６】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系を複数備え、前記系の各々の内部に作動ガスが封入され、前記各圧縮空間の容積及び前記各膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記各作動ガスが振動して、前記各吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される空間の各々を前記各圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される空間の各々を前記各膨張空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項７】
内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第１ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を少なくとも容積可変の第１圧縮空間及び第２圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する圧縮機と、
内部に筒状の第２内部空間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定の間隔を持って前記第２ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を少なくとも容積可変の第１膨張空間及び第２膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記第１吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項８】
前記第２圧縮空間と前記第２膨張空間との間に第２放熱器、第２再生器及び第２吸熱器とを備え、前記第２圧縮空間、前記第２放熱器、前記第２再生器、前記第２吸熱器及び前記第２膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記第２圧縮空間の容積及び前記第２膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記第２吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなる、請求項７記載のスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項９】
内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔をもって前記第１ハウジングに支持される４枚のベーンを備え、付勢手段をして前記４枚のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を容積可変の第１圧縮空間、第２圧縮空間、第３圧縮空間及び第４圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する圧縮機と、
内部に筒状の第２内部空間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定の間隔をもって前記第２ハウジングに支持される４枚のベーンを備え、付勢手段をして前記４枚のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を容積可変の第１膨張空間、第２膨張空間、第３膨張空間及び第４膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器と、
前記第２圧縮空間と前記第２膨張空間との間に介設された第２放熱器、第２再生器及び第２吸熱器と、
前記第３圧縮空間と前記第３膨張空間との間に介設された第３放熱器、第３再生器及び第３吸熱器と、
前記第４圧縮空間と前記第４膨張空間との間に介設された第４放熱器、第４再生器及び第４吸熱器とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に第１作動ガスが封入され、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第１作動ガスが振動して、
前記第２圧縮空間、前記第２放熱器、前記第２再生器、前記第２吸熱器及び前記第２膨張空間から形成される系の内部に第２作動ガスが封入され、前記第２圧縮空間の容積及び前記第２膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第２作動ガスが振動して、
前記第３圧縮空間、前記第３放熱器、前記第３再生器、前記第３吸熱器及び前記第３膨張空間から形成される系の内部に第３作動ガスが封入され、前記第３圧縮空間の容積及び前記第３膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第３作動ガスが振動して、
前記第４圧縮空間、前記第４放熱器、前記第４再生器、前記第４吸熱器及び前記第４膨張空間から形成される系の内部に第４作動ガスが封入され、前記第４圧縮空間の容積及び前記第４膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第４作動ガスが振動して、
前記第１吸熱器、前記第２吸熱器、前記第３吸熱器、前記第４吸熱器から、夫々、個別に所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項１０】
内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔をもって前記第１ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を少なくとも容積可変の第１圧縮空間及び第２圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する初段圧縮機と、
内部に筒状の第２内部区間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第２ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を少なくとも容積可変の第１膨張空間及び第２膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する初段膨張機と、
内部に筒状の第３内部空間が形成された第３ハウジング、前記第３内部空間の軸方向に延在して設けられた第３シャフト、前記第３内部空間内で前記第３シャフトと一体回転すべく前記第３シャフトに偏心して固定された第３ロータ、並びに前記第３内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第３ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第３ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第３ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第３内部空間を少なくとも容積可変の第３圧縮空間及び第４圧縮空間とに区画形成する第３ロータ機構とを有する次段圧縮機と、
内部に筒状の第４内部空間が形成された第４ハウジング、前記第４内部空間の軸方向に延在して設けられた第４シャフト、前記第４内部空間内で前記第４シャフトと一体回転すべく前記第４シャフトに偏心して固定された第４ロータ、並びに前記第４内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第４ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第４ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第４ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第４内部空間を少なくとも容積可変の第３膨張空間及び第４膨張空間とに区画形成する第４ロータ機構とを有する次段膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器と、
前記第２圧縮空間と前記第２膨張空間との間に介設された第２放熱器、第２再生器及び第２吸熱器と、
前記第３圧縮空間と前記第３膨張空間との間に介設された第３放熱器、第３再生器及び第３吸熱器と、
前記第４圧縮空間と前記第４膨張空間との間に介設された第４放熱器、第４再生器及び第４吸熱器と、
前記第１吸熱器、前記第２吸熱器、前記第３放熱器及び前記第４放熱器を、この順序で熱的に連結する熱連結手段とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に第１作動ガスが封入され、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第１作動ガスが振動して、
前記第２圧縮空間、前記第２放熱器、前記第２再生器、前記第２吸熱器及び前記第２膨張空間から形成される系の内部に第２作動ガスが封入され、前記第２圧縮空間の容積及び前記第２膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第２作動ガスが振動して、
前記第３圧縮空間、前記第３放熱器、前記第３再生器、前記第３吸熱器及び前記第３膨張空間から形成される系の内部に第３作動ガスが封入され、前記第３圧縮空間の容積及び前記第３膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第３作動ガスが振動して、
前記第４圧縮空間、前記第４放熱器、前記第４再生器、前記第４吸熱器及び前記第４膨張空間から形成される系の内部に第４作動ガスが封入され、前記第４圧縮空間の容積及び前記第４膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第４作動ガスが振動して、
前記第１吸熱器、前記第２吸熱器、前記第３吸熱器、前記第４吸熱器から、夫々、個別に所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項１１】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記吸熱器の加熱時、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに、前記系の全体容積の変化と圧力変化の作用により、動力が取り出されるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした、スターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。
【請求項１２】
前記膨張空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成される、請求項１１記載のスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。
【請求項１３】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記吸熱器の加熱時、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに、前記系の全体容積の変化と圧力変化の作用により、動力が取り出されるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関において、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。
【請求項１４】
前記圧縮空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成される、請求項１３記載のスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。
【請求項１５】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記吸熱器の加熱時、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに、前記系の全体容積の変化と圧力変化の作用により、動力が取り出されるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。
【請求項１６】
内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第１ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を少なくとも容積可変の第１圧縮空間及び第２圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する圧縮機と、
内部に筒状の第２内部空間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第２ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を少なくとも容積可変の第１膨張空間及び第２膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記第１吸熱器の加熱時、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化して動力が取り出されるようにしてなるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。
【請求項１７】
請求項１〜１６において、その他は、ビルミエサイクル機関、パルス管部が膨張機に相当するタイプのスターリング型パルス管冷凍機、ＣＹサイクル機関、ＧＭ冷凍機及びソルベイ型冷凍機のいずれかである、振動流再生型熱機関。
【請求項１８】
系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、冷・暖熱若しくは動力が取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
前記系の一部は、圧縮機の圧縮空間となっており、前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした、振動流再生型熱機関。
【請求項１９】
系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、冷・暖熱若しくは動力が取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
前記系の一部は、膨張機の膨張空間となっており、前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、振動流再生型熱機関。
【請求項２０】
系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、冷・暖熱若しくは動力が取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
前記系の内部に圧縮機の圧縮空間及び膨張機の膨張空間が設けられ、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、振動流再生型熱機関。
【請求項２１】
系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、主として冷・暖熱が（場合によっては動力も）取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
複数のディスプレーサ機構を設けることにより、前記系の一部に、複数のディスプレーサ空間を形成し、
前記複数のディスプレーサ機構の少なくとも一つを、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記ディスプレーサ空間とした、ビルミエサイクル型振動流再生型熱機関。
【請求項２２】
前記ロータは前記ハウジングの内部空間内で偏心回転していることを特徴とする、請求項１〜６、１１〜１５または１７〜２１のいずれか１項に記載のスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項２３】
前記ロータの断面形状は非円形断面であることを特徴とする、請求項１〜６、１１〜１５又は１７〜２１のいずれか１項に記載のスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【請求項２４】
圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機及び／又は前記膨張機は、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記ハウジングから前記内部空間に突出可能な複数のベーンと、前記ベーンの先端部を前記ロータの外周面に常時摺接するように前記ベーンを付勢する付勢手段とを備えて構成され、
前記ベーンと前記ロータとの常時摺接によって前記内部空間が複数の空間に区画されるとともに、区画された前記空間のうちの少なくとも一つの空間が前記ロータの回転により容積変動し、容積変動する空間のうちの少なくとも一つの空間を圧縮空間及び／又は膨張空間とすることを特徴とするスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関に関し、特に、その圧縮空間（膨張空間）がロータリピストンにより画定される圧縮機（膨張機）に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、振動流再生型熱機関の一形態であるロータリ式スターリング冷凍機若しくはスターリングエンジンは、圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスを封入し、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積を所定の位相差でもって周期的に変化させることにより（スターリングサイクルを形成し）、冷却若しくは動力が得られるようにしたものであって、圧縮空間及び膨張空間は、内部空間の中に回転可能なロータを設けて形成される。具体的には、非特許文献１並びに特許文献１〜４に開示のものがある。  
すなわち、非特許文献１にあるものはバンケルタイプのロータリピストン機構を持ったものであるが、圧縮部並びに膨張部のハウジング内において、ロータ（回転体）側のシール部で仕切られている複数の作動空間はサイクル中、ロータの回転とともに回転移動する。それに対して圧縮部並びに膨張部のハウジングの外周部に付設されている作動ガスの出入り口は位置を変えないために、個々の圧縮部及び膨張部内の作動ガスは、圧縮部並びに膨張部のハウジングに付設されている作動ガスの出入り口に連通している複数の熱交換器セット（再生器、放熱器、吸熱器）に対しても流れるので、本来、分離されるべき複数のサイクルが混ざり合うことになる。作動ガスが、サイクル中、別サイクル（気筒）の熱交換器内等で混ざり合うことは、熱的損失発生が大きい上に、正規のスターリングサイクルに特有のなめらかな圧力変動の実現も困難にする。可変容積空間が回転して、ガスの出入り口がハウジング外側に固定されている基本構成は、特許文献１〜３も同様である。
【非特許文献１】"Stirling Engines" P.118, G. Walker 著
【特許文献１】米国特許第６１０９０４０号公報
【特許文献２】米国特許第３４２６５２５号公報
【特許文献３】米国特許第３７６３６４９号公報
【特許文献４】米国特許第５４４２９２３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
非特許文献１にて開示される装置は膨張空間、圧縮空間がサイクル中に完全に遮断・開通されるタイミングが生じる為、それが遮断・開通する瞬間には切換弁損失（圧力等の状態量が異なる空間同士が遮断・連通される際に発生する、熱力学的不可逆性に基づく損失）に相当する損失が発生する上、なめらかにサイクルをつなぎ、熱的、流体的バランスを取り、定常サイクルを維持することは容易ではないと考えられる。特許文献１開示の装置は冷却を得ることを主目的にしたものではあるが、非特許文献１と同様の問題がある。特許文献２開示の装置は、熱交換器に対して、作動流体の流れが一方向性をもつため、カウンターの流れをもつ別気筒の再生器同士で再生熱の交換をする必要が生じることなど往復流動下で効果を発揮する再生器（スターリングサイクル機関の性能上、大きな役割を果たす再生型の熱交換器）が十分働かず、大きな性能低下は否めない。特許文献３に開示の装置は、圧縮部と膨張部の出入り口部に開閉切換弁が取り付けられており、切換弁がないのが特長のひとつでもあるスターリングサイクルとしては、切換弁損失が発生して性能低下につながることや切換弁という余分な機構の増加につながる。
【０００４】
しかして、特許文献４に開示の装置は、ロータ側にベーンが付設され、ベーンによるシール部ならびにそれで仕切られる個々の可変容積空間が、ロータの回転とともに、回転移動する点は、非特許文献１並びに特許文献１〜３に開示の装置と基本的に同じであるが、ガスの出入り口が、回転するロータ自身の中心部にあり、個々の可変容積空間とそれぞれ相手になる熱交換器セットの組み合わせは変化しないので、理論上は理想的なスターリングサイクルの形成が可能である。しかしながら、この機構でも大きな問題点がある。（１）コンプレッサ、ウオームディスプレース・ポンプ、コールドディスプレース・ポンプの各ハウジング内に夫々形成される可変容積空間の出入り口がロータ中心部に付設されることになり、そこからハウジング外部へ連通させるには、ロータの回転シャフト部を通さなくてはならず、その際、回転部に密閉性（シール性）を考慮したガス通路を敷設することは、機関の設計上、困難が大きい。また、この場合、最も大きな問題は、ハウジング中心部に通じる各室のふたつの可変容積空間の出入り口は、特許文献４（同特許明細書中の図４）にあるように、必ず、ロータの両端面に付設されることになることである。そうなると、ロータリスターリング機関としては、最も自然な構造となる、同軸上に各ハウジングを付設する構成（例えば、後述する本発明の図２に示すような構成）において、膨張部と圧縮部のそれぞれは、対面する空間にガス流路を最短均一形状で連結することが困難になる。例えば、片方の流路はぐるりとハウジング全体を迂回する必要がでてくる。その場合には、ふたつのサイクルを形成する空間において、大きな死容積の違いが生じる（大きな死容積を生じたほうは、大きな性能低下がある上、ふたつの気筒間での作動アンバランスも大きい）。また、ガス出入り口は、ロータ中心部に限られるので、この特許にあるように２気筒（２空間）構成が限界で、これを更なる多気筒化することは困難である。（２）特許文献４にあるように、各空間から作動ガスをハウジング出入り口に導くのに、ロータの両端面に溝をほる必要があり、（１）で指摘した軸まわりのシールの難しさだけでなく、ロータ端面シール（ロータ端面とハウジングの間の密閉）も難しい構造と言える。（３）可変容積空間がロータの回転に従って回転移動し続けるので、それに伴う作動ガスの流動損出が各ハウジング内で発生し、性能低下につながる。尚、特許文献４に開示の装置は、スターリングサイクル機関の中でもγ型に相当し、ここでは、コンプレッサとウオームディスプレース・ポンプが所謂圧縮機の機能を発揮し、コールドディスプレース・ポンプが所謂膨張機の機能を発揮している。
【０００５】
それ故に、本発明は、上記した５つの文献に開示の振動流再生型熱機関が共通してあるいは個別に持つ下記の不具合がない、つまり、実用化が容易な振動流再生型熱機関を提供することを、技術的課題とするものである。
【０００６】
（１）複数のサイクルの作動空間が完全に分離されないことがあり、それぞれの作動ガスの混在に伴う、エネルギー損失、また、圧力波形のひずみ等（それに伴う仕事損失）がある。また、可変容積空間の作動ガスの出入り口部などに切替弁の付設が必要となり、構成が複雑となり、その開閉に伴う損失が惹起される。
【０００７】
（２）可変容積空間がロータの回転に従って回転移動し続けるので、それに伴う作動ガスの流動損出が各ハウジング内で発生し、性能低下につながる。
【０００８】
（３）可変容積空間の作動ガス出入り口を、ロータ中心部に付設する必要があり、出入り口部でのガスシールが困難となる。また、同一ハウジング内の２つの可変容積空間の出入り口部を同じ方向に取り出せず、最短均一な作動ガス流路が形成できず、また、多気筒化（３気筒以上）において出入り口部を更に増やすことには困難が大きい（特許文献４に固有の問題）。
【０００９】
（４）ロータの両端面に、ガス溝を作成する必要があり、製作が煩瑣で且つ端面シールが困難である（特許文献４に固有の問題）。
【００１０】
（５）ハウジングの内周面とロータの外周面の一部を常時、密着・摺接させておく必要があり、高い加工精度と精密な装置駆動機構が要求される。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記技術的課題を解決するために請求項１記載の発明において講じた第１の技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、
前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００１２】
上記第１の技術的手段において、請求項２に示すように、
「前記膨張空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成」
することが出来る。
【００１３】
上記技術的課題を解決するために請求項３記載の発明において講じた第３の技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、
前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００１４】
上記第３の技術的手段において、請求項４に示すように、
「前記圧縮空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成」
することが出来る。
【００１５】
上記技術的課題を解決するために請求項５記載の発明において講じた第５の技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００１６】
尚、請求項２２に記載するように、請求項１〜６、１１〜１５または１７〜２１のいずれかの技術的手段において、前記ロータは前記ハウジングの内部空間内で偏心回転するようにさせるのが、一般的であり、且つ、好ましい。
【００１７】
また、請求項２３に記載するように、請求項１〜６、１１〜１５または１７〜２１のいずれかの技術的手段において、前記ロータの断面形状を非円形断面としても良い。
【００１８】
上記技術的課題を解決するために請求項６記載の発明において講じた第６の技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系を複数備え、前記系の各々の内部に作動ガスが封入され、前記各圧縮空間の容積及び前記各膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記各作動ガスが振動して、前記各吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される空間の各々を前記各圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、且つ、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される空間の各々を前記各膨張空間とした、スターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００１９】
上記技術的課題を解決するために請求項７記載の発明において講じた第７の技術的手段は、
「内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第１ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を少なくとも容積可変の第１圧縮空間及び第２圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する圧縮機と、
内部に筒状の第２内部空間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定の間隔を持って前記第２ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を少なくとも容積可変の第１膨張空間及び第２膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記第１吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２０】
上記した技術的手段においては、請求項８が示すように、
「前記第２圧縮空間と前記第２膨張空間との間に第２放熱器、第２再生器及び第２吸熱器とを備え、前記第２圧縮空間、前記第２放熱器、前記第２再生器、前記第２吸熱器及び前記第２膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記第２圧縮空間の容積及び前記第２膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記第２吸熱器から所定温度の冷却能力が得られる」
ようにすることが出来る。
【００２１】
上記技術的課題を解決するために請求項９記載の発明において講じた第９の技術的手段は、
「内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔をもって前記第１ハウジングに支持される４枚のベーンを備え、付勢手段をして前記４枚のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を容積可変の第１圧縮空間、第２圧縮空間、第３圧縮空間及び第４圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する圧縮機と、
内部に筒状の第２内部空間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定の間隔をもって前記第２ハウジングに支持される４枚のベーンを備え、付勢手段をして前記４枚のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を容積可変の第１膨張空間、第２膨張空間、第３膨張空間及び第４膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器と、
前記第２圧縮空間と前記第２膨張空間との間に介設された第２放熱器、第２再生器及び第２吸熱器と、
前記第３圧縮空間と前記第３膨張空間との間に介設された第３放熱器、第３再生器及び第３吸熱器と、
前記第４圧縮空間と前記第４膨張空間との間に介設された第４放熱器、第４再生器及び第４吸熱器とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に第１作動ガスが封入され、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第１作動ガスが振動して、
前記第２圧縮空間、前記第２放熱器、前記第２再生器、前記第２吸熱器及び前記第２膨張空間から形成される系の内部に第２作動ガスが封入され、前記第２圧縮空間の容積及び前記第２膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第２作動ガスが振動して、
前記第３圧縮空間、前記第３放熱器、前記第３再生器、前記第３吸熱器及び前記第３膨張空間から形成される系の内部に第３作動ガスが封入され、前記第３圧縮空間の容積及び前記第３膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第３作動ガスが振動して、
前記第４圧縮空間、前記第４放熱器、前記第４再生器、前記第４吸熱器及び前記第４膨張空間から形成される系の内部に第４作動ガスが封入され、前記第４圧縮空間の容積及び前記第４膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第４作動ガスが振動して、
前記第１吸熱器、前記第２吸熱器、前記第３吸熱器、前記第４吸熱器から、夫々、個別に所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２２】
上記技術的課題を解決するために請求項１０記載の発明において講じた技術的手段は、
「内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔をもって前記第１ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を少なくとも容積可変の第１圧縮空間及び第２圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する初段圧縮機と、
内部に筒状の第２内部区間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第２ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を少なくとも容積可変の第１膨張空間及び第２膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する初段膨張機と、
内部に筒状の第３内部空間が形成された第３ハウジング、前記第３内部空間の軸方向に延在して設けられた第３シャフト、前記第３内部空間内で前記第３シャフトと一体回転すべく前記第３シャフトに偏心して固定された第３ロータ、並びに前記第３内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第３ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第３ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第３ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第３内部空間を少なくとも容積可変の第３圧縮空間及び第４圧縮空間とに区画形成する第３ロータ機構とを有する次段圧縮機と、
内部に筒状の第４内部空間が形成された第４ハウジング、前記第４内部空間の軸方向に延在して設けられた第４シャフト、前記第４内部空間内で前記第４シャフトと一体回転すべく前記第４シャフトに偏心して固定された第４ロータ、並びに前記第４内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第４ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第４ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第４ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第４内部空間を少なくとも容積可変の第３膨張空間及び第４膨張空間とに区画形成する第４ロータ機構とを有する次段膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器と、
前記第２圧縮空間と前記第２膨張空間との間に介設された第２放熱器、第２再生器及び第２吸熱器と、
前記第３圧縮空間と前記第３膨張空間との間に介設された第３放熱器、第３再生器及び第３吸熱器と、
前記第４圧縮空間と前記第４膨張空間との間に介設された第４放熱器、第４再生器及び第４吸熱器と、
前記第１吸熱器、前記第２吸熱器、前記第３放熱器及び前記第４放熱器を、この順序で熱的に連結する熱連結手段とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に第１作動ガスが封入され、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第１作動ガスが振動して、
前記第２圧縮空間、前記第２放熱器、前記第２再生器、前記第２吸熱器及び前記第２膨張空間から形成される系の内部に第２作動ガスが封入され、前記第２圧縮空間の容積及び前記第２膨張空間の所定の位相差で周期的に変化したときに前記第２作動ガスが振動して、
前記第３圧縮空間、前記第３放熱器、前記第３再生器、前記第３吸熱器及び前記第３膨張空間から形成される系の内部に第３作動ガスが封入され、前記第３圧縮空間の容積及び前記第３膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第３作動ガスが振動して、
前記第４圧縮空間、前記第４放熱器、前記第４再生器、前記第４吸熱器及び前記第４膨張空間から形成される系の内部に第４作動ガスが封入され、前記第４圧縮空間の容積及び前記第４膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに前記第４作動ガスが振動して、
前記第１吸熱器、前記第２吸熱器、前記第３吸熱器、前記第４吸熱器から、夫々、個別に所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２３】
上記技術的課題を解決するために請求項１１記載の発明において講じた技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記吸熱器の加熱時、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに、前記系の全体容積の変化と圧力変化の作用により、動力が取り出されるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした、スターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２４】
上記技術的手段においては、請求項１２が示すように、
「前記膨張空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成」
することが出来る。
【００２５】
上記技術的課題を解決するために請求項１３記載の発明において講じた技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記吸熱器の加熱時、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに、前記系の全体容積の変化と圧力変化の作用により、動力が取り出されるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関において、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２６】
上記技術的手段においては、請求項１４が示すように、
「前記圧縮空間は、往復動するピストンと前記ピストンを受容するシリンダとにより画成」
することが出来る。
【００２７】
上記技術的課題を解決するために請求項１５記載の発明において講じた技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記吸熱器の加熱時、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化したときに、前記系の全体容積の変化と圧力変化の作用により、動力が取り出されるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の作動空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、スターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２８】
上記技術的課題を解決するために請求項１６記載の発明において講じた技術的手段は、
「内部に筒状の第１内部空間が形成された第１ハウジング、前記第１内部空間の軸方向に延在して設けられた第１シャフト、前記第１内部空間内で前記第１シャフトと一体回転すべく前記第１シャフトに偏心して固定された第１ロータ、並びに前記第１内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第１ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第１ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第１ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第１内部空間を少なくとも容積可変の第１圧縮空間及び第２圧縮空間とに区画形成する第１ロータ機構とを有する圧縮機と、
内部に筒状の第２内部空間が形成された第２ハウジング、前記第２内部空間の軸方向に延在して設けられた第２シャフト、前記第２内部空間内で前記第２シャフトと一体回転すべく前記第２シャフトに偏心して固定された第２ロータ、並びに前記第２内部空間の軸心に対して半径方向に移動可能なように前記第２ハウジングの周方向に所定間隔を持って前記第２ハウジングに支持される複数のベーンを備え、付勢手段をして前記複数のベーンの先端部を前記第２ロータの外周面に常時摺接せしめることにより前記第２内部空間を少なくとも容積可変の第１膨張空間及び第２膨張空間とに区画形成する第２ロータ機構とを有する膨張機と、
前記第１圧縮空間と前記第１膨張空間との間に介設された第１放熱器、第１再生器及び第１吸熱器とを備え、
前記第１圧縮空間、前記第１放熱器、前記第１再生器、前記第１吸熱器及び前記第１膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記第１吸熱器の加熱時、前記第１圧縮空間の容積及び前記第１膨張空間の容積が所定の位相差で周期的に変化して動力が取り出されるようにしてなるスターリングエンジンその他の振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００２９】
尚、請求項１〜１６の記載に発明における技術的手段の「その他振動流再生型熱機関」としては、請求項１７が示すように、ビルミエサイクル機関、パルス管部が膨張機に相当するタイプのスターリング型パルス管冷凍機、ＣＹサイクル機関、ＧＭ冷凍機及びソルベイ型冷凍機のいずれかである。
【００３０】
上記技術的課題を解決するために請求項１８記載の発明において講じた技術的手段は、
「系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、冷・暖熱若しくは動力が取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
前記系の一部は、圧縮機の圧縮空間となっており、前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とした、振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００３１】
上記技術的課題を解決するために請求項１９記載の発明において講じた技術的手段は、
「系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、冷・暖熱若しくは動力が取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
前記系の一部は、膨張機の膨張空間となっており、前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００３２】
上記技術的課題を解決するために請求項２０記載の発明において講じた技術的手段は、
「系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、冷・暖熱若しくは動力が取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
前記系の内部に圧縮機の圧縮空間及び膨張機の膨張空間が設けられ、
前記圧縮機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記圧縮機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記圧縮空間とし、
前記膨張機を、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記膨張機のハウジングの内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記膨張空間とした、振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００３３】
上記技術的課題を解決するために請求項２１記載の発明において講じた技術的手段は、
「系の内部に封入された作動ガスの振動と前記系の圧力変化に伴い、主として冷・暖熱が（場合によっては動力も）取り出せることが出来るようにした振動流再生型熱機関において、
複数のディスプレーサ機構を設けることにより、前記系の一部に、複数のディスプレーサ空間を形成し、
前記複数のディスプレーサ機構の少なくとも一つを、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記内部空間の半径内方向に付勢されて常時前記ロータの外周面に摺接される先端部を持ち且つ周方向に所定の間隔を持つように配置された複数のベーンとを備えて構成し、前記内部空間を前記ロータ及び前記複数のベーンにより区画して形成される複数の容積可変の空間の内の少なくとも１つを前記ディスプレーサ空間とした、ビルミエサイクル型振動流再生型熱機関。」
を構成したことである。
【００３４】
また、上記技術的課題を解決するために請求項２４において講じた技術的手段は、
「圧縮機の圧縮空間、放熱器、再生器、吸熱器及び膨張機の膨張空間から形成される系の内部に作動ガスが封入され、前記圧縮空間の容積及び前記膨張空間の容積が所定の位相差でもって周期的に変化したときに前記作動ガスが振動して、前記吸熱器から所定温度の冷却能力が得られるようにしてなるスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関において、
前記圧縮機及び／又は前記膨張機は、ハウジングと、前記ハウジングの内部空間内に回転可能に設けられたロータと、前記ハウジングから前記内部空間に突出可能な複数のベーンと、前記ベーンの先端部を前記ロータの外周面に常時摺接するように前記ベーンを付勢する付勢手段とを備えて構成され、
前記ベーンと前記ロータとの常時摺接によって前記内部空間が複数の空間に区画されるとともに、区画された前記空間のうちの少なくとも一つの空間が前記ロータの回転により容積変動し、容積変動する空間のうちの少なくとも一つの空間を圧縮空間及び／又は膨張空間とすることを特徴とするスターリング冷凍機その他の振動流再生型熱機関。」としたことである。
【００３５】
本発明においては、スターリング冷凍機、スターリングエンジンに代表される振動流再生型熱機関において、圧縮機の内部空間及び／又は膨張機の内部空間を、ロータおよびベーンで複数空間に仕切り、ロータの回転により仕切られた空間が容積変動を起こす。このようにして容積変動を起こした空間を圧縮空間又は膨張空間として利用するものである。この場合において、ハウジング及びベーンにより区画された空間が常に同じサイクル空間を形成するため、サイクルのどの時点においても、複数のサイクル空間同士は、完全に隔離され、それぞれの作動ガスの混在を防げることができる。よって、常時毎サイクル中、作動ガスが混ざり合うことによるエネルギー損失、また、圧力波形のひずみ等（それに伴う仕事損失）が防げられる。更に、一方向的な作動ガス流れも生じず、再生器を初めとする熱交換器も正規に稼動し、また、作動ガスの出入り口部などに切換弁（切換弁並びにその開閉・切換機構の付加のため構成を複雑にする上、開閉・切換に伴う損失を発生させる）の付設も一切必要ない。
【００３６】
また、本発明では、ベーンがロータ側ではなくハウジング側に付設されている。このため、ベーン、ロータ、ハウジングで区画される複数の空間は、特許文献４のように回転することがない。そのため、空間の回転に伴なう流動損失の発生を防止することができる。また、空間の回転が起こらないために、空間内の作動ガス出入り口を自由に設けることができ、特許文献４の装置のようにロータ中心部に付設する必要がない。よって、出入り口部でのガスシールが容易で、同一ハウジング内の複数の可変容積の作動ガス出入り口部を同じ方向に取り出せ、最短均一な作動ガス流路が形成できる。更に、多気筒化に伴い出入り口を増やす場合でも、きわめて容易な構造である。
【００３７】
また、請求項１及び請求項２４においては、ロータが内部空間で回転することにより、ベーンによって区画された空間が容積変動を起こすものであれば、どのような回転でも良い。例えば、ロータを内部空間内で偏心回転させることによって容積変動を起こすようにしても良いし、また、ロータを例えば四角形や三角形のような非円形断面として、内部空間でロータを同心的又は偏心的に回転させることによって容積変動を起こすようにしても良い。この場合において、ロータの作りやすさやコストの面から、ロータを円柱状にし、且つ、内部空間内で偏心回転させるのが、好ましい。
【発明の効果】
【００３８】
（１）ロータ機構において、サイクルのどの時点においても、複数のサイクル空間同士は、完全に隔離され、それぞれの作動ガスの混在が防げられるため、常時サイクル中、作動ガスが混ざり合うことによるエネルギー損失、また、圧力波形のひずみ等（それに伴う仕事損失）が防げる。更に、一方向的な作動ガス流れも生じず、再生器を初めとする熱交換器も正規に稼動し、また、作動ガスの出入り口部などに切換弁（切換弁並びにその開閉機構の付加のため構成を複雑にする上、開閉に伴う損失を発生させる）の付設も一切必要ない。
【００３９】
（２）ベーンがハウジング外周壁に付設されており、作動ガス出入り口を、特許文献４の装置のようにロータ中心部に付設する必要がないので、出入り口部でのガスシールが容易で、同一ハウジング内の複数の可変容積の作動ガス出入り口部を同じ方向に取り出せ、最短均一な作動ガス流路が形成できる。更に、多気筒化に伴い出入り口を増やす場合でも、きわめて容易な構造である。
【００４０】
（３）特許文献４の装置のように、ロータの両端面に、ガス溝を作成する必要がないので、端面シールが容易である。
【００４１】
（４）圧縮機や膨張機の可変容積の空間がロータの回転に従って回転移動することはないので、これに伴う各ハウジング内での流動損失が発生しない。
【００４２】
（５）ハウジングの内周面とロータの外周面の一部を常時、密着・摺接させておく必要がなく、設計・製作が容易な構成となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４３】
本発明の実施形態例を図面に基づいて詳しく説明する。
【００４４】
図１及び図２において、スターリング冷凍機ＳＲ１は、圧縮機１０、放熱器２０、再生器３０、吸熱器４０、放熱器６０、再生器７０、吸熱器８０及び膨張機５０を備える。圧縮機１０（膨張機５０）の本体を構成する第１ハウジンング１１（第２ハウジンング５１）の内部には、円筒状の第１内部空間１２（第２内部空間５２）が形成されている。第１内部空間１２と第２内部空間５２とは、直列的に配置されている。第１内部空間１２（第２内部空間５２）の内部には、同心的に、第１シャフト１３（第２シャフト５３）が配設されている。しかして、第１シャフト１３は、モータ９８により回転されるようになっており、また、図示されない連結手段により第２シャフト５３は第１シャフト１３と連結されており、第２シャフト５３は、第１シャフト１３と一体回転するようになっている。
【００４５】
尚、図示の状態では、第１シャフト１３（第２シャフト５３）は、第１内部空間１２（第２内部空間５２）の軸心に対して偏心していないが、これは絶対条件ではなく、また、第１内部空間１２と第２内部空間５２とは、段違い平行的に設けて、第１シャフト１３と第２シャフト５３とを図示されない機構を介して同期して作動させても良い。
【００４６】
第１シャフト１３（第２シャフト５３）上には、円形外周面を持つ第１ロータ１４（第２ロータ５４）が偏心して、すなわち、第１ロータ１４（第２ロータ５４）の中心を通る軸心が第１シャフト１３（第２シャフト５３）の軸心からオフセットするように、固定されている。第１ハウジンング１１（第２ハウジンング５１）には、一対の第１ブレード１５・１５（一対の第２ブレード５５・５５）が、第１内部空間１２（第２内部空間５２）の軸心に対して半径方向に移動可能に、周方向に所定の間隔をおいて（この場合は、１８０度の角度位相差をおいて、同一対向的に）支持されている。しかして、一対の第１ブレード１５・１５（一対の第２ブレード５５・５５）は、一対の付勢手段１６・１６（一対の付勢手段５６・５６）により、常時、半径内方向に付勢されており、これにより、一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）は、回転する第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上を、シール係合を保ちながら、摺接する。
【００４７】
尚、図１１に示すように、第１シャフト１３上に、円柱状の中間部材１４ａを該第１シャフト１３に対して偏心して一体的に取り付け、この中間部材１４ａの外周に円形外周面を持つ第１ロータ１４を設けるようにしても良い。この場合には、第１シャフト１３の回転により中間部材１４ａが一体回転するが、中間部材１４ａと第１ロータ１４との接触面における摩擦抵抗を小さく設定することにより、中間部材１４ａに対する第１ロータ１４の連れ回りを防止することができる。このようにすることにより、第１ロータ１４の自転を防止することができる。一方、中間部材１４ａによる偏心運動は第１ロータ１４にも作用するため、結局のところ、第１ロータ１４は、第１内部空間１２内において自転せずに偏心回転する。第１ロータ１４が自転せずに偏心回転するので、第１ロータ１４と第１ブレード１５・１５との摺接部分における摺動速度を減ずることができ、その結果、摩耗防止を図ることができる。さらに、第１ロータ１４の外周面を潤滑性に優れた材質で形成することにより、より一層摩耗防止を図ることができる。
【００４８】
上記したような一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）の第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上へのシール係合は、第１内部空間１２（第２内部空間５２）を、第１圧縮空間１７と第２圧縮空間１８（第１膨張空間５７と第２膨張空間５８）とに、気密的に、区画する。第１圧縮空間１７（第２圧縮空間１８）は、放熱器２０、再生器３０及び吸熱器４０（放熱器６０、再生器７０及び吸熱器８０）が介設された配管９０（配管９１）を介して、第１膨張空間５７（第２膨張空間５８）に連結される。かような第１圧縮空間１７、放熱器２０、再生器３０、吸熱器４０及び第１膨張空間５７の連結（第２圧縮空間１８、放熱器６０、再生器７０、吸熱器８０及び第２膨張空間５８の連結）により形成される系の内部には、作動ガス（例えばヘリウム）が封入され、第１圧縮空間１７の容積及び第１膨張空間５７の容積（第２圧縮空間１８の容積及び第２圧縮空間５８の容積）が例えば９０度の位相差で周期的に変化すると、この系においては、周知のスターリングサイクルが形成され、吸熱器４０（吸熱器８０）からは、所定の低温が取り出される。
【００４９】
すなわち、第１圧縮空間１７、放熱器２０、再生器３０、吸熱器４０及び第１膨張空間５７の連結により形成される系において、圧縮空間が膨張空間に対して例えば９０度遅れた位相を持つ場合、図３の（１）、（２）、（３）及び（４）並びに図４の（１）、（２）、（３）及び（４）に示すように、第１ロータ１４の角位置（位相）が０度、９０度、１８０度及び２７０度にあるとき、第２ロータ５４の角位置（位相）は、夫々、９０度、１８０度、２７０度及び０度となる（なお、図４は、図３における容積変化を、往復動ピストン型と対比させて示したグラフである。また、図３において、ロータの回転方向は図面に向かって右回転（時計回り方向の回転）としている。）。第１ロータ１４の角位置（位相）が０度から９０度に変移する過程では、第１圧縮空間１７の容積は最小から中位に向かうと共に、第１膨張空間５７の容積は中位から最大に向かい、系全体の容積は膨張的となる。これにより、第１膨張空間５７内の作動ガスは冷却されて、吸熱器４０からの吸熱が、主として、最大過程となる。
【００５０】
第１ロータ１４の角位置（位相）が９０度から１８０度に変移する過程では、第１圧縮空間１７の容積は中位から最大に向かうと共に、第１膨張空間５７の容積は最大から中位に向かい、系全体の容積変化は等容的となる。これにより、再生器３０を、第１膨張空間５７から第１圧縮空間１７側に流れる作動ガスの量が増加し、系は主として再生過程となる。  
第１ロータ１４の角位置（位相）が１８０度から２７０度に変移する過程では、第１圧縮空間１７の容積は最大から中位に向かうと共に、第１膨張空間５７の容積は中位から最小に向かい、系全体の容積変化は圧縮的となる。これにより、第１圧縮空間１７の温度は上昇し、放熱器２０からの放熱は最大過程となる。
【００５１】
第１ロータ１４の角位置（位相）が２７０度から３６０度（＝０度）に変移する過程では、第１圧縮空間１７の容積は中位から最小に向かうと共に、第１膨張空間５７の容積は最小から中位に向かい、系全体の容積変化は等容的となる。これにより、再生器３０を、第１圧縮空間１７側から第１膨張空間５７側に流れる作動ガスの量が増加し、系は主として再生過程となる。  
尚、第２圧縮空間１８、放熱器６０、再生器７０、吸熱器８０及び第２膨張空間５８の連結により形成される系においても、上記したスターリングサイクルと１８０度の位相差をもったスターリングサイクルが形成される。
【００５２】
しかして、上記したスターリングサイクルの過程においては、一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）は、回転する第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上を、シール係合を保ちながら、摺接する。かような一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）の第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上へのシール係合は、また、第１内部空間１２（第２内部空間５２）により画成される内部空間を、第１圧縮空間１７と第２圧縮空間１８（第１膨張空間５７と第２膨張空間５８）とに、気密的に区画し、作動ガスが第１圧縮空間１７から第２圧縮空間１８に漏洩したり、第２圧縮空間１８から第１圧縮空間１７に漏洩したりすることはない（作動ガスが第１膨張空間５７から第２膨張空間５８に漏洩したり、第２膨張空間５８から第１膨張空間５７に漏洩したりすることはない）。  
尚、上述のスターリング冷凍機は、圧縮機と膨張機とが共に本発明を適用したロータリタイプの容積変動方式を採用している例であるが、必ずしも圧縮機と膨張機とが共に本発明を適用していなければならないことはなく、圧縮機側のみ、又は膨張機側のみに、本発明を適用したものとしても良い。例えば、図１２に示すように、圧縮機１０のみに本発明を適用した構成を採用し、一方、膨張機を、往復動するピストン２５７Ｂ（ピストン２５８Ｂ）と、このピストン２５７Ｂ（ピストン２５８Ｂ）を受容するシリンダ２５７Ａ（シリンダ２５８Ａ）とで第１膨張空間２５７（第２膨張空間２５８）が画成される往復動型のものとしても良い。
【００５３】
図５に示すスターリング冷凍機ＳＲ２は、図１及び図２に示す２気筒のスターリング冷凍機ＳＲ１を、４気筒に改変したものである。すなわち、スターリング冷凍機ＳＲ２は、圧縮機１０、放熱器２０（放熱器２０Ａ）、再生器３０（再生器３０Ａ）、吸熱器４０（吸熱器４０Ａ）、放熱器６０（放熱器６０Ａ）、再生器７０（再生器７０Ａ）、吸熱器８０（吸熱器８０Ａ）及び膨張機５０を備える。圧縮機１０（膨張機５０）の本体を構成する第１ハウジンング１１（第２ハウジンング５１）の内部には、円筒状の第１内部空間１２（第２内部空間５２）が形成されている。第１内部空間１２と第２内部空間５２とは、直列的に配置されている。第１内部空間１２（第２内部空間５２）の内部には、同心的に、第１シャフト１３（第２シャフト５３）が配設されている。しかして、第１シャフト１３は、モータ（図示略）により回転されるようになっており、また、図示されない連結手段により第２シャフト５３は第１シャフト１３と連結されており、第２シャフト５３は、第１シャフト１３と一体回転するようになっている。
【００５４】
第１シャフト１３（第２シャフト５３）上には、円形外周面を持つ第１ロータ１４（第２ロータ５４）が偏心して固定されている。第１ハウジンング１１（第２ハウジンング５１）には、４枚の第１ブレード１５・１５・１５・１５（４枚の第２ブレード５５・５５・５５・５５）が、第１内部空間１２（第２内部空間５２）の軸心に対して半径方向に移動可能に支持されている。しかして、４枚の第１ブレード１５・１５・１５・１５（４枚の第２ブレード５５・５５・５５・５５）は、対応する付勢手段１６・１６・１６・１６（付勢手段５６・５６・５６・５６）により、常時、半径内方向に付勢されており、これにより、第１ブレード１５・１５・１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ・１５ａ・１５ａ（第２ブレード５５・５５・５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ・５５ａ・５５ａ）は、回転する第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上を、シール係合を保ちながら、摺接する。
【００５５】
第１ブレード１５・１５・１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ・１５ａ・１５ａ（第２ブレード５５・５５・５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ・５５ａ・５５ａ）の第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上へのシール係合は、また、第１内部空間１２（第２内部空間５２）を、第１圧縮空間１７と第２圧縮空間１８と第３圧縮空間１７Ａと第４圧縮空間１８Ａ（第１膨張空間５７と第２膨張空間５８と第３膨張空間５７Ａと第４膨張空間５８Ａ）とに、気密的に、区画する。第１圧縮空間１７（第２圧縮空間１８／第３圧縮空間１７Ａ／第４圧縮空間１８Ａ）は、放熱器２０、再生器３０及び吸熱器４０（放熱器６０、再生器７０及び吸熱器８０／放熱器２０Ａ、再生器３０Ａ及び吸熱器４０Ａ／放熱器６０Ａ、再生器７０Ａ及び吸熱器８０Ａ）が介設された配管９０（配管９１／９０Ａ／９１Ａ）を介して、第１膨張空間５７（第２膨張空間５８／第３膨張空間５７Ａ／第４膨張空間５８Ａ）に連結される。かような第１圧縮空間１７、放熱器２０、再生器３０、吸熱器４０及び第１膨張空間５７の連結（第２圧縮空間１８、放熱器６０、再生器７０、吸熱器８０及び第２膨張空間５８の連結／第３圧縮空間１７Ａ、放熱器２０Ａ、再生器３０Ａ、吸熱器４０Ａ及び第３膨張空間５７Ａの連結／第４圧縮空間１８Ａ、放熱器６０Ａ、再生器７０Ａ、吸熱器８０Ａ及び第４膨張空間５８Ａの連結）により形成される系の内部には、作動ガス（例えばヘリウム）が封入され、第１圧縮空間１７の容積及び第１膨張空間５７の容積（第２圧縮空間１８の容積及び第２膨張空間５８の容積／第３圧縮空間１７Ａの容積及び第３膨張空間５７Ａの容積／第４圧縮空間１８Ａの容積及び第４膨張空間５８Ａの容積）が所定の位相差（この場合、９０度の位相差）で周期的に変化すると、この系においては、周知のスターリングサイクルが形成され、吸熱器４０（吸熱器８０／吸熱器４０Ａ／吸熱器８０Ａ）からは、所定の低温が取り出される。
【００５６】
図６に示すスターリング冷凍機ＳＲ３は、図１及び図２に示す２気筒のスターリング冷凍機ＳＲ１を一対備え、一方のスターリング冷凍機ＳＲ１（つまり第１段側のスターリング冷凍機ＳＲ１）の吸熱器を、他方のスターリング冷凍機ＳＲ１（つまり第２段側のスターリング冷凍機ＳＲ１）の放熱器に、熱伝導体１００によって熱的に連結したものである。このような構成においては、一方のスターリング冷凍機において、より低温を取り出すことが実現できる。すなわち、熱伝導体１００に吸熱器４０が連結された側のスターリング冷凍機を初段側スターリング冷凍機とし、熱伝導体１００に放熱器２０が連結された側のスターリング冷凍機を次段側スターリング冷凍機とすれば、初段側スターリング冷凍機によって発生した寒冷が熱伝導体１００により次段側スターリング冷凍機の放熱器側に伝達される。これにより次段側スターリング冷凍機の放熱が促進され、次段側スターリング冷凍機の吸熱器においてより低温の寒冷を取り出すことができる。
【００５７】
図７及び図８に、図１及び図２に示す２気筒のスターリング冷凍機ＳＲ１に採用したロータ機構を、スターリングエンジンに採用した例を示す。図７及び図８において、スターリングエンジンＳＥは、圧縮機１０、放熱器２０、再生器１３０、吸熱器４０、放熱器６０、再生器１７０、吸熱器８０及び膨張機５０を備える。圧縮機１０（膨張機５０）の本体を構成する第１ハウジンング１１（第２ハウジンング５１）の内部には、円筒状の第１内部空間１２（第２内部空間５２）が形成されている。第１内部空間１２と第２内部空間５２とは、直列配置になっている。第１内部空間１２（第２内部空間５２）の内部には、同心的に、第１シャフト１３（第２シャフト５３）が配設されている。しかして、第１シャフト１３には、発電機１９０の回転軸が一体的に連結されており、また、図示されない連結手段により第２シャフト５３は第１シャフト１３と連結されており、第２シャフト５３は、第１シャフト１３と一体回転するようになっている。
【００５８】
第１シャフト１３（第２シャフト５３）上には、円形外周面を持つ第１ロータ１４（第２ロータ５４）が偏心して固定されている。第１ハウジンング１１（第２ハウジンング５１）には、一対の第１ブレード１５・１５（一対の第２ブレード５５・５５）が、第１内部空間１２（第２内部空間５２）の軸心に対して半径方向に移動可能に、対向的に支持されている。しかして、一対の第１ブレード１５・１５（一対の第２ブレード５５・５５）は、一対の付勢手段１６・１６（一対の付勢手段５６・５６）により、常時、半径内方向に付勢されており、これにより、一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）は、回転する第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上を、シール係合を保ちながら、摺接する。
【００５９】
上記したような一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）の第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上へのシール係合は、また、第１内部空間１２（第２内部空間５２）を、第１圧縮空間１７と第２圧縮空間１８（第１膨張空間５７と第２膨張空間５８）とに、気密的に、区画する。第１圧縮空間１７（第２圧縮空間１８）は、放熱器２０、再生器１３０及び吸熱器４０（放熱器６０、再生器１７０及び吸熱器８０）が介設された配管９０（配管９１）を介して、第１膨張空間５７（第２膨張空間５８）に連結される。かような第１圧縮空間１７、放熱器２０、再生器１３０、吸熱器４０及び第１膨張空間５７の連結（第２圧縮空間１８、放熱器６０、再生器１７０、吸熱器８０及び第２膨張空間５８の連結）により形成される系の内部には、作動ガス（例えばヘリウム）が封入され、吸熱器４０（吸熱器８０）に火力、太陽熱その他の熱エネルギーが継続して印加されると、第１圧縮空間１７の容積及び第１膨張空間５７の容積（第２圧縮空間１８の容積及び第２膨張空間５８の容積）が所定の位相差で周期的に変化する。つまり、この系おいては、周知のスターリングサイクルが形成され、第１シャフト１３及び第２シャフト５３が一体回転し、発電機１９０が駆動され、発電がなされる。尚、発電機１９０を駆動して発電する代わりに、第１シャフト１３及び／または第２シャフト５３から、直接、動力（軸出力）を取り出しても良い。
【００６０】
しかして、上記したスターリングサイクルの過程においては、一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）は、回転する第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上を、シール係合を保ちながら、摺接する。かような一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ）の第１ロータ１４（第２ロータ５４）の円形外周面上へのシール係合は、また、第１内部空間１２（第２内部空間５２）を、第１圧縮空間１７と第２圧縮空間１８（第１膨張空間５７と第２膨張空間５８）とに、気密的に区画し、作動ガスが第１圧縮空間１７から第２圧縮空間１８に漏洩したり、第２圧縮空間１８から第１圧縮空間１７に漏洩したりすることはない（作動ガスが第１膨張空間５７から第２膨張空間５８に漏洩したり、第２膨張空間５８から第１膨張空間５７に漏洩したりすることはない）。
【００６１】
なお、上記したロータ機構は、スターリングサイクル機関以外の他の振動流再生型熱機関、すなわち、スターリング型パルス管冷凍機、ビルミエサイクル機関、ＣＹサイクル機関（熱を入力することで、ヒートポンプや冷凍機として動作するＣｏｏｋｅ−Ｙａｒｂｏｒｏｕｇｈサイクル機関）、ＧＭ冷凍機、ソルベイ型冷凍機等の圧縮機・膨張機（ディスプレーサを含む）に採用できることは言うまでもない。尚、ディスプレーサとは、系の全容積変化をさせることを目的とするのではなく、作動ガスの空間的移動を目的としたピストン機構を言う。
【００６２】
すなわち、図９に示すように、ビルミエサイクル機関ＶＨは、高温側ハウジンング１１（中温側ハウジンング５１／低温側ハウジンング６１）を備える。この高温側ハウジンング１１（中温側ハウジンング５１／低温側ハウジンング６１）内には、シャフト１３（５３／６３）に連結されたディスプレーサ１４（５４／６４）が回転可能に配置される。
【００６３】
高温側ハウジンング１１（中温側ハウジンング５１／低温側ハウジンング６１）には、一対の第１ブレード１５・１５（一対の第２ブレード５５・５５／一対の第３ブレード６５・６５）が、高温側ハウジンング１１の内部空間１２（中温側ハウジング５１の内部空間５２／低温側ハウジンング６１の内部空間６２）の軸心に対して半径方向に移動可能に、周方向に所定の間隔をおいて（この場合は、対向的に）支持されている。しかして、一対の第１ブレード１５・１５（一対の第２ブレード５５・５５／一対の第３ブレード６５・６５））は、一対の付勢手段１６・１６（一対の付勢手段５６・５６／一対の付勢手段６６・６６）により、常時、半径内方向に付勢されており、これにより、一対の第１ブレード１５・１５の先端部１５ａ・１５ａ（一対の第２ブレード５５・５５の先端部５５ａ・５５ａ／一対の第３ブレード６５・６５の先端部６５ａ・６５ａ）は、回転するディスプレーサ１４（５４／６４）の円形外周面上を、シール係合を保ちながら、摺接する。
【００６４】
このシール係合は、また、内部空間１２（内部空間５２／内部空間６２）を、第１高温空間１７と第２高温空間１８（第１中温空間５７と第２中温空間５８／第１低温空間６７と第２低温空間６８）とに、気密的に、区画する。第１高温空間１７（第２高温空間１８）は、吸熱器２０Ａ、再生器３０Ａ及び放熱器４０Ａ（吸熱器２０Ｂ、再生器３０Ｂ及び放熱器４０Ｂ）が介設された配管９０（配管９１）を介して、第１中温空間５７（第２中温空間５８）に連結される。また、第１中温空間５７（第２中温空間５８）は、放熱器８１Ａ、再生器８２Ａ及び吸熱器８３Ａ（放熱器８１Ｂ、再生器８２Ｂ及び吸熱器８３Ｂ）が介設された配管９２（配管９３）を介して、第１低温空間６７（第２低温空間６８）に連結される。
【００６５】
かような第１高温空間１７、吸熱器２０Ａ、再生器３０Ａ、放熱器４０Ａ、第１中温空間５７、放熱器８１Ａ、再生器８２Ａ、吸熱器８３Ａ及び第１低温空間６７の連結（第２高温空間１８、吸熱器２０Ｂ、再生器３０Ｂ、放熱器４０Ｂ、第２中温空間５８、放熱器８１Ｂ、再生器８２Ｂ、吸熱器８３Ｂ及び第２低温空間６８の連結）により形成される系の内部には、作動ガス（例えばヘリウム）が封入され、第１高温空間１７の容積、第１中温空間５７及び第１低温空間６７の容積（第２高温空間１８の容積、第２中温空間５８の容積及び第２低温空間６８の容積）が所定の位相差で周期的に変化すると、この系においては、周知のビルミエサイクルが形成され、吸熱器２０Ａ（吸熱器２０Ｂ）が図示されないバーナその他の加熱手段から吸熱すると、吸熱器８３Ａ（吸熱器８３Ｂ）で冷却能力若しくは放熱器４０Ａ（放熱器４０Ｂ・放熱器８１Ａ・放熱器８１Ｂ）で暖熱が得られる。
【００６６】
図１０に示すスターリング型パルス管冷凍機は、位相制御機構にオリフィスを用いた典型例であって、上記のように構成された圧縮機１０の第１圧縮空間１７（第２圧縮空間１８）とバッファタンク９９Ａ（９９Ｂ）との間に接続された放熱器２０Ａ、再生器３０Ａ、吸熱器４０Ａ、パルス管９７Ａ及びオリフィス９６Ａ（放熱器２０Ｂ、再生器３０Ｂ、吸熱器４０Ｂ、パルス管９７Ｂ及びオリフィス９６Ｂ）を、介設することにより、構成される。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明の第１実施形態例に係るスターリング冷凍機のブロック図。
【図２】図１のスターリング冷凍機の説明用斜視図。
【図３】図１のスターリング冷凍機の容積変化状態を説明する図。
【図４】図３の容積変化を、往復動ピストン型と対比させて、示すグラフ。
【図５】本発明の第２実施形態例に係るスターリング冷凍機のブロック図。
【図６】本発明の第３実施形態例に係るスターリング冷凍機のブロック図。
【図７】本発明の第４実施形態例に係るスターリングエンジンの説明用斜視図。
【図８】図７のスターリングエンジンのブロック図。
【図９】本発明の第５実施形態例に係るビルミエサイクル機関のブロック図。
【図１０】本発明の第６実施形態例に係るスターリング型パルス管冷凍機のブロック図。
【図１１】ロータとシャフトとを中間部材を介して連結した状態を示す図。
【図１２】図１のスターリング冷凍機の変形例を示す図。
【符号の説明】
【００６８】
１０：圧縮機
１２：内部空間
１４：ロータ
２０：放熱器
３０：再生器
４０：吸熱器
【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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【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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