(57)【要約】  【課題】  効率よく熱を吸熱または放熱してできる運転効率を向上できるスターリング機関を提供する。  【解決手段】  圧縮空間１７と膨脹空間１８との間に設けられた断面環状のガス通路９内に空隙Ｄを介して充填される充填材３を有して空隙Ｄを流通する作動ガスの熱を充填材３により回収する再生器２と、放射状に配された熱交換用のフィン５ａ、７ａを有するとともに再生器２の両端面に隣接して外気と熱交換する放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７とを備え、圧縮空間１７と膨脹空間１８との間を流通する作動ガスから再生器２により熱を回収するスターリング機関１において、充填材３の内周側の空隙Ｄ１を外周側の空隙Ｄ２よりも広くした。【選択図】      図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング機関の圧縮空間と膨脹空間との間に設けられた断面環状のガス通路内に空隙を有して充填される充填材を備え、該空隙を流通する作動ガスの熱を前記充填材により回収するスターリング機関用再生器において、前記充填材の内周側の空隙率が外周側の空隙率よりも大きいことを特徴とするスターリング機関用再生器。
【請求項２】
前記充填材は前記空隙を介して多重に巻回される帯状のシート部材から成り、内周側の前記空隙が外周側よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のスターリング機関用再生器。
【請求項３】
前記シート部材の巻回時の内周側のテンションが外周側よりも弱いことを特徴とする請求項２に記載のスターリング機関用再生器。
【請求項４】
前記シート部材の表面に突起部を設け、内周側の前記突起部の高さが外周側よりも高いことを特徴とする請求項２に記載のスターリング機関用再生器。
【請求項５】
前記充填材は前記空隙を介して同心に配置される複数の円筒体から成り、内周側の前記空隙が外周側よりも広いことを特徴とする請求項１に記載のスターリング機関用再生器。
【請求項６】
軸方向の少なくとも一端に前記充填材の配置を保持する保持手段を設けたことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスターリング機関用再生器。
【請求項７】
前記保持手段は前記充填材の縁部を挿入する溝部を有することを特徴とする請求項６に記載のスターリング機関用再生器。
【請求項８】
請求項１〜請求項７のいずれかに記載のスターリング機関用再生器と、前記スターリング機関用再生器の両端面に隣接して外気と熱交換する第１、第２熱交換器とを備え、圧縮空間と膨脹空間との間を流通する作動ガスから前記スターリング機関用再生器により熱を回収することを特徴とするスターリング機関。
【請求項９】
請求項１〜請求項５のいずれかに記載のスターリング機関用再生器と、前記スターリング機関用再生器の両端面に隣接して外気と熱交換する第１、第２熱交換器とを備え、圧縮空間と膨脹空間との間を流通する作動ガスから前記スターリング機関用再生器により熱を回収するとともに、第１、第２熱交換器の少なくとも一方は前記充填材の配置を保持する保持手段を有することを特徴とするスターリング機関。
【請求項１０】
請求項６または請求項７に記載のスターリング機関用再生器と、前記スターリング機関用再生器の両端面に隣接して外気と熱交換する第１、第２熱交換器とを備え、圧縮空間と膨脹空間との間を流通する作動ガスから前記スターリング機関用再生器により熱を回収するとともに、第１、第２熱交換器の少なくとも一方は前記保持手段を回避する逃げ部を有することを特徴とするスターリング機関。
【請求項１１】
第１、第２熱交換器は放射状に配された熱交換用のフィンを有することを特徴とする請求項８〜請求項１０のいずれかに記載のスターリング機関。
【請求項１２】
スターリング機関の圧縮空間と膨脹空間との間に設けられた断面環状のガス通路内に空隙を有して充填される充填材を有し、該空隙を流通する作動ガスの熱を前記充填材により回収するスターリング機関用再生器の製造方法において、前記充填材は前記空隙を介して多重に巻回される帯状のシート部材から成り、前記シート部材の巻回時の内周側のテンションが外周側よりも弱いことを特徴とするスターリング機関用再生器の製造方法。
【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運転するスターリング機関に関する。また本発明は、スターリング機関に用いられて作動ガスの熱を回収するスターリング機関用再生器及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スターリング機関はヘリウム、水素、窒素等を作動ガスとして用い、フロンを作動ガスとして用いないため、オゾン層の破壊を招くことのない熱機関として注目を集めている。スターリング機関はピストン及びディスプレーサを有し、往復運動するピストンに対して所定の位相差でディスプレーサが往復運動する。これにより、ピストンとディスプレーサとの間に形成される圧縮空間と、ディスプレーサの先端に形成される膨張空間との間を作動ガスが流通してスターリングサイクルが運転される。
【０００３】
ピストンを内嵌するシリンダの周囲には断面環状のガス通路が形成され、ガス通路を介して圧縮空間と膨張空間との間を作動ガスが流通する。ガス通路内には作動ガスの熱を回収する再生器が設けられ、再生器の両端には外気と熱交換する熱交換器が隣接する。圧縮空間では等温圧縮変化によって作動ガスの温度が上昇し、膨脹空間では等温膨脹変化によって作動ガスの温度が降下する。
【０００４】
圧縮空間の熱は圧縮空間側の熱交換器を介して大気中へ放出され、作動ガスは膨張空間と圧縮空間との間に設けられた再生器に熱を蓄積して膨張空間へ移動する。再生器により冷却された作動ガスは低温側となる膨張空間で膨張されることによって更に冷却され、膨張空間側の熱交換器を介して外気の熱を奪う。そして、作動ガスが膨張空間から圧縮空間へ移動する際に再生器に蓄えられた熱を奪って再生器を冷却する。この動作を繰り返してスターリングサイクルが行われるようになっている。
【０００５】
特許文献１には従来の再生器が開示されている。この再生器は帯状のシート部材が円筒体に空隙を介して多重に巻回されている。空隙はシート部材の表面に設けた微小な突起が隣接する層に当接して形成される。作動ガスは空隙内を軸方向に流通してシート部材との熱交換により熱を回収する。
【０００６】
特許文献２には従来の熱交換器が開示されている。この熱交換器はガス通路内に配された放射状のフィンから成り、フィンは軸方向に延びて形成されている。作動ガスは再生器の軸方向に流通してフィンとの熱交換により外気との間で放熱または吸熱を行う。
【特許文献１】特開２００３−２１４１２号公報（第４頁、図２、３）
【特許文献２】特開２００１−９１０７５号公報（第３〜４頁、図１）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１に開示された従来の再生器を有するスターリング機関によると、熱交換器による熱伝達量が内周と外周で不均一になる。即ち、特許文献２に開示されるように熱交換器の径方向に二分した内周側のフィンの表面積と外周側のフィンの表面積とは等しい。これに対して、ガス通路を流通する作動ガスは再生器の空隙を通過し、内周側に対して外周側の流通面積が大きい。
【０００８】
このため、熱交換器は外周部では作動ガスの流量に対して熱伝達量が少なく、内周部では作動ガスの流量に対して熱伝達量が多くなる。これにより、熱交換器の外周部の熱伝達量が不足して熱または冷熱が外周部から内周部に伝達され、効率よく放熱または吸熱することができない。従って、スターリング機関の運転効率が低下する問題があった。
【０００９】
本発明は、効率よく熱を吸熱または放熱して運転効率を向上できるスターリング機関を提供することを目的とする。また本発明は、スターリング機関の運転効率を向上できるスターリング機関用再生器及びその製造方法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】
【００１０】
上記目的を達成するために本発明は、スターリング機関の圧縮空間と膨脹空間との間に設けられた断面環状のガス通路内に空隙を有して充填される充填材を備え、該空隙を流通する作動ガスの熱を前記充填材により回収するスターリング機関用再生器において、前記充填材の内周側の空隙率が外周側の空隙率よりも大きいことを特徴としている。
【００１１】
この構成によると、断面環状のガス通路に配されるスターリング機関用再生器は充填材が例えば螺旋状に配されてガス通路内に充填され、充填材間の空隙を作動ガスが流通して充填材により熱が回収される。スターリング機関用再生器は単位体積当たりの空隙の占める体積から成る空隙率が内周側は大きく、外周側は小さい。これにより、例えば、ガス通路の径方向に二分した内周側を流通する作動ガスの流量と外周側を流通する作動ガスの流量とを略一致させることができる。スターリング機関用再生器の内周側から外周側に亙って徐々に空隙率を小さくしてもよく、段階的に小さくしてもよい。
【００１２】
また本発明は上記構成のスターリング機関用再生器において、前記充填材は前記空隙を介して多重に巻回される帯状のシート部材から成り、内周側の前記空隙が外周側よりも広いことを特徴としている。この構成によると、シート部材がガス通路内に螺旋状に巻回され、内周側のシート部材の間隔が外周側よりも広い。
【００１３】
また本発明は上記構成のスターリング機関用再生器において、前記シート部材の巻回時の内周側のテンションが外周側よりも弱いことを特徴としている。
【００１４】
また本発明は上記構成のスターリング機関用再生器において、前記シート部材の表面に突起部を設け、内周側の前記突起部の高さが外周側よりも高いことを特徴としている。この構成によると、隣接するシート部材に突起部が当接して空隙が形成される。
【００１５】
また本発明は上記構成のスターリング機関用再生器において、前記充填材は前記空隙を介して同心に配置される複数の円筒体から成り、内周側の前記空隙が外周側よりも広いことを特徴としている。この構成によると、円筒体がガス通路内に同心に配され、隣接する円筒体間の空隙を作動ガスが流通する。
【００１６】
また本発明は上記構成のスターリング機関用再生器において、軸方向の少なくとも一端に前記充填材の配置を保持する保持手段を設けたことを特徴としている。この構成によると、螺旋状や同心状に配された充填材が保持手段により保持され、空隙率の変動が防止される。
【００１７】
また本発明は上記構成のスターリング機関用再生器において、前記保持手段は前記充填材の縁部を挿入する溝部を有することを特徴としている。この構成によると、シート部材や円筒体等の縁部を溝部に挿入して充填材の配置が保持される。
【００１８】
また本発明のスターリング機関は、上記各構成のスターリング機関用再生器と、前記スターリング機関用再生器の両端面に隣接して外気と熱交換する第１、第２熱交換器とを備え、圧縮空間と膨脹空間との間を流通する作動ガスから前記スターリング機関用再生器により熱を回収することを特徴としている。
【００１９】
この構成によると、第１、第２熱交換器はスターリング機関用再生器に隣接して圧縮空間側及び膨張空間側に設けられる。圧縮空間で圧縮された作動ガスは第１熱交換器で外気に放熱され、スターリング機関用再生器で蓄熱して膨張空間に導かれる。また、膨張空間で膨張した作動ガスは第２熱交換器で外気から吸熱するとともに、スターリング機関用再生器から吸熱して圧縮空間に導かれる。
【００２０】
また本発明のスターリング機関は、上記構成のスターリング機関用再生器と、前記スターリング機関用再生器の両端面に隣接して外気と熱交換する第１、第２熱交換器とを備え、圧縮空間と膨脹空間との間を流通する作動ガスから前記スターリング機関用再生器により熱を回収するとともに、第１、第２熱交換器の少なくとも一方は前記充填材の配置を保持する保持手段を有することを特徴としている。この構成によると、スターリング機関用再生器に隣接する第１熱交換または第２熱交換器に設けた保持手段により充填材の配置が保持される。
【００２１】
また本発明のスターリング機関は、上記構成のスターリング機関用再生器と、前記スターリング機関用再生器の両端面に隣接して外気と熱交換する第１、第２熱交換器とを備え、圧縮空間と膨脹空間との間を流通する作動ガスから前記スターリング機関用再生器により熱を回収するとともに、第１、第２熱交換器の少なくとも一方は前記保持手段を回避する逃げ部を有することを特徴としている。この構成によると、スターリング機関用再生器は充填材を保持する保持手段を有し、スターリング機関用再生器に隣接する第１熱交換または第２熱交換器に設けた逃げ部に保持手段が填められる。
【００２２】
また本発明は上記構成のスターリングにおいて、第１、第２熱交換器は放射状に配された熱交換用のフィンを有することを特徴としている。この構成によると、第１、第２熱交換器を流通する作動ガスは放射状のフィンを介して放熱または吸熱する。
【００２３】
また本発明は、スターリング機関の圧縮空間と膨脹空間との間に設けられた断面環状のガス通路内に空隙を有して充填される充填材を有し、該空隙を流通する作動ガスの熱を前記充填材により回収するスターリング機関用再生器の製造方法において、前記充填材は前記空隙を介して多重に巻回される帯状のシート部材から成り、前記シート部材の巻回時の内周側のテンションが外周側よりも弱いことを特徴としている。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によると、スターリング機関用再生器の充填材の内周側の空隙率が外周側の空隙率よりも大きいので、スターリング機関のガス通路の内周側の流通面積と外周側の流通面積とを等しくすることができる。従って、スターリング機関用再生器に隣接した放射状のフィンを有する熱交換器の外周部と内周部の熱伝達量を均一化して効率よく熱を放熱または吸熱することができる。従って、スターリング機関の運転効率を向上することができる。
【００２５】
また本発明によると、充填材は空隙を介して多重に巻回される帯状のシート部材から成り、内周側の空隙が外周側よりも広いので、容易に充填材の内周側の空隙率を外周側の空隙率よりも大きくすることができる。
【００２６】
また本発明によると、シート部材の巻回時の内周側のテンションが外周側よりも弱いので、容易に充填材の内周側の空隙を外周側よりも広くすることができる。
【００２７】
本発明によると、シート部材の表面に突起部を設け、内周側の突起部の高さが外周側よりも高いので、容易に充填材の内周側の空隙を外周側よりも広くすることができる。
【００２８】
本発明によると、充填材は空隙を介して同心に配置される複数の円筒体から成り、内周側の空隙が外周側よりも広いので、容易に充填材の内周側の空隙率を外周側の空隙率よりも大きくすることができる。
【００２９】
本発明によると、スターリング機関用再生器の軸方向の少なくとも一端に充填材の配置を保持する保持手段を設けたので、充填材の空隙率の変動を防止して熱交換器の熱伝達量を安定して均一化することができる。
【００３０】
本発明のスターリング機関によると、スターリング機関用再生器に隣接する第１、第２熱交換器の少なくとも一方に保持手段を回避する逃げ部を設けたので、保持手段を設けたスターリング機関用再生器を容易に熱交換器に密接することができる。
【００３１】
本発明のスターリング機関によると、スターリング機関用再生器に隣接する第１、第２熱交換器の少なくとも一方は充填材の配置を保持する保持手段を有するので、充填材の空隙率の変動を防止して熱交換器の熱伝達量を安定して均一化することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
以下に本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は第１実施形態のスターリング機関を示す断面図である。スターリング機関１はシリンダ１１を有し、シリンダ１１に内嵌されたピストン１２及びディスプレーサ１３が軸方向に並設される。ピストン１２及びディスプレーサ１３は、シリンダ１１内に充填される作動ガスによるガスベアリングによってスターリング機関１の運転中にシリンダ１１の内壁と接触することなく往復運動する。
【００３３】
ピストン１２の一端にはカップ状のマグネットホルダ２１が固定される。マグネットホルダ２１の開口側の先端にはマグネット２２が取り付けられる。シリンダ１１にはマグネット２２に対峙する外側ヨーク及び内側ヨーク（いずれも不図示）が保持される。外側ヨークはコイル（不図示）が巻回され、コイルに通電することによりマグネット２２と一体のピストン１２が往復運動する。これにより、ピストン１２を駆動するリニアモータ１４が構成される。
【００３４】
ディスプレーサ１３の一端にはディスプレーサ軸１３ａが突出している。ディスプレーサ軸１３ａはピストン１２及びマグネットホルダ２１を貫通し、ディスプレーサ１３がピストン１２と独立にスライド可能になっている。ディスプレーサ軸１３ａには板バネ１５の中心部が固定される。マグネットホルダ２１には板バネ１６の中心部が固定され、板バネ１５、１６の外周部がスペーサ（不図示）を介して連結されている。
【００３５】
これにより、ディスプレーサ１３の慣性力によってピストン１２に対して所定の位相差（一般的には９０゜）でディスプレーサ１３が往復運動する。その結果、ディスプレーサ１３とピストン１２との間には作動ガスを圧縮する圧縮空間１７が形成され、ディスプレーサ１３の先端には作動ガスを膨張する膨張空間１８が形成される。
【００３６】
圧縮空間１７と膨張空間１８とはシリンダ１１の外周に配された断面環状のガス通路９により連通する。ガス通路９には作動ガスの熱を回収する再生器２（スターリング機関用再生器）が設けられる。再生器２の圧縮空間１７側には放熱側熱交換器５（第１熱交換器）が配され、膨張空間１８側には吸熱側熱交換器７（第２熱交換器）が配される。放熱側熱交換器５はガス通路９の外周に設けられた放熱部４を介して外気と熱交換して放熱する。吸熱側熱交換器７はシリンダ１１の先端に設けられた吸熱部６を介して外気と熱交換して吸熱する。
【００３７】
上記構成のスターリング機関１において、リニアモータ１４によってピストン１２及びディスプレーサ１３が所定の位相差で往復運動すると、圧縮空間１７と膨張空間１８との間を作動ガスが移動してスターリングサイクルが行われる。即ち、圧縮空間１７で圧縮された作動ガスは等温圧縮変化により温度が上昇し、放熱部４を介して大気中へ放熱される。更に作動ガスは再生器２に熱を蓄積して膨張空間１８へ移動する。
【００３８】
再生器２により冷却された作動ガスは膨張空間１４で等温膨脹変化により更に冷却され、吸熱部６を介して吸熱する。そして、作動ガスがガス通路９を通じて圧縮空間９へ移動する際に再生器１０に蓄えられた熱を奪って再生器１０を冷却する。この動作を繰り返してスターリングサイクルが運転される。
【００３９】
図２は再生器２の平面図を示している。再生器２は円筒状の内筒２ａ及び外筒２ｂを有し、ガス通路９に嵌入される。内筒２ａと外筒２ｂとの間には熱交換用の充填材３が設けられる。充填材３は図３の斜視図に示すように帯状の樹脂等により形成されたシート部材から成り、円筒形の治具３０にシート部材を巻回して作成されている。
【００４０】
充填材３は所定の空隙Ｄを有して巻回され、内周側の巻回時のテンションが外周側の巻回時のテンションよりも弱くなっている。これにより、内周側の空隙Ｄ１が外周側の空隙Ｄ２よりも広く形成されている。従って、再生器２は単位体積当たりの空隙の占める体積から成る空隙率が内周側は大きく、外周側は小さい。これにより、ガス通路９の径方向に二分した内周側を流通する作動ガスの流量と外周側を流通する作動ガスの流量とが略一致されている。シート部材の巻回時に内周側と外周側とで厚みの異なるスペーサを挟んでもよい。スペーサとしてハニカム状部材や金属ワイヤーを編んだメッシュ状シート等を用いることができる。
【００４１】
尚、圧力損失の増加防止のため、シート部材はガス通路９に沿って軸方向に延びて配置される。このため、空隙率は軸方向に垂直な断面の単位面積当たりの空隙の面積に一致する。また、再生器２の内周側から外周側に亙って徐々に空隙率を小さくしてもよく、段階的に小さくしてもよい。
【００４２】
充填材３の両端面は、内筒２ａと外筒２ｂとの間に固定された保持部材２４（保持手段）により保持されている。図４は保持部材２４を示す側面図である。保持部材２４は複数の溝部２４ａが所定間隔で設けられ、充填材３の縁部が溝部２４ａに挿入される。これにより、シート部材の間隔を保持して充填材３の空隙率の変動を防止することができる。溝部２４ａの幅は空隙Ｄを含んで複数枚のシート部材を挿入できる幅でもよい。
【００４３】
また、図５に示すように、溝部２４ａの断面形状を鼓状にしてもよい。これにより、シート部材を容易に溝部２４ａに挿入できるとともにシート部材を挟持して抜けにくくすることができる。この時、シート部材の厚み方向のエッジを面取りすると、挿入が容易となるためより望ましい。尚、充填材３の片端面のみを保持部材２４により保持してもよい。また、内筒２ａ及び外筒２ｂの一方または両方を省いてもよい。
【００４４】
図６は放熱側熱交換器５の一部を示す平面図である。放熱側熱交換器５は金属板を折曲して形成されるフィン５ａが断面環状のガス通路９内に放射状に配され、リング５ｂにより放熱部４に押圧されている。紙面に垂直な方向に流通する作動ガスはフィン５ａと接触して熱交換し、放熱部４を介して放熱する。尚、吸熱側熱交換器７も放熱側熱交換器５と同様の構成により吸熱する。
【００４５】
図７は再生器２、放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７の配置を示す縦断面図である。再生器２の両端面には保持部材２４が突出し、放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７には保持部材２４との干渉を回避する逃げ部５ｃ、７ｃが設けられる。これにより、保持部材２４が逃げ部５ｃ、７ｃに填められて放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７を容易に位置決めできるとともに、再生器２を容易に放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７に密接することができる。
【００４６】
従って、再生器２の端面に隙間が生じることによって乱流が発生して圧力損失が増加することを防止することができる。尚、再生器２に逃げ部を凹設して保持部材２４を埋設してもよく、保持部材２４を放熱側熱交換器５や吸熱側熱交換器７と一体に形成してもよい。
【００４７】
本実施形態によると、再生器２の充填材３の内周側の空隙率が外周側の空隙率よりも大きいので、スターリング機関１のガス通路９を径方向に二分した内周側の流通面積と外周側の流通面積とを等しくすることができる。一方、放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７の放射状のフィン５ａ、７ａ（７ａは不図示）の表面積は径方向に二分した内周側と外周側とで等しい。従って、放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７の外周部と内周部の熱伝達量を均一化して効率よく熱を放熱または吸熱することができる。従って、スターリング機関１の運転効率を向上することができる。
【００４８】
次に、図８は第２実施形態のスターリング機関１の再生器２を示す平面図である。説明の便宜上、前述の図２に示す第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。本実施形態は、再生器２の充填材３の配置が接着剤２５（保持手段）により保持されている。その他の部分は第１実施形態と同一である。
【００４９】
第１実施形態と同様に、接着剤２５によりシート部材の間隔を保持して充填材３の空隙率の変動を防止することができる。加えて、保持部材２４（図２参照）を省いて部品点数削減を図ることができる。また、放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７には接着剤２５の干渉を回避する逃げ部５ｃ、７ｃ（図７参照）が設けられる。再生器２に逃げ部を凹設して接着剤２５を充填してもよい。
【００５０】
次に、図９は第３実施形態のスターリング機関１の再生器２が有する充填材３の巻回時の状態を示す斜視図である。説明の便宜上、前述の図３に示す第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。シート部材から成る充填材３には多数の貫通孔３ａが設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００５１】
図１０は充填材３を示す断面図である。シート部材を所定回数巻回すると、巻回を停止してディスペンサーによって接着剤２６が貫通孔３ａ上に塗布される。これにより、隣接する層に接着剤２６が到達し、接着剤２６の硬化によって空隙Ｄが所定の大きさで保持される。接着剤２６が硬化すると再度シート部材が所定回数巻回され、接着剤２６が塗布される。この動作が繰り返し行われる。
【００５２】
本実施形態によると、充填材３の配置を保持する保持部材２４（図２参照）を省いて部品点数削減を図ることができる。尚、図１１に示すように、２つの貫通孔３ａを接近して配置し、両者を跨ぐように接着剤２６を塗布してもよい。
【００５３】
次に、図１２は第４実施形態のスターリング機関１の再生器２が有する充填材３の巻回時の状態を示す斜視図である。説明の便宜上、前述の図３に示す第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。シート部材から成る充填材３には多数の突起部３ｂが設けられる。その他の部分は第１実施形態と同様である。
【００５４】
図１３は充填材３を示す断面図である。突起部３ｂは樹脂製のシート部材から成る充填材３をエンボス加工して内面側に突出して形成され、内周側の高さＨ１が外周側の高さＨ２よりも高くなっている。これにより、充填材３の内周側の空隙を外周側よりも広くして、内周側の空隙率を外周側の空隙率よりも容易に大きくすることができる。
【００５５】
また、シート部材を所定回数巻回すると、巻回を停止してコテ３１が矢印Ａに示すように突起部３ｂに押圧される。これにより、突起部３ｂが隣接する層に熱溶着される。熱溶着が終了すると再度シート部材が所定回数巻回される。この動作が繰り返し行われる。従って、突起部３ｂの熱溶着により充填材３の配置を保持し、保持部材２４（図２参照）を省いて部品点数削減を図ることができる。
【００５６】
次に、図１４は第５実施形態のスターリング機関１の再生器２を示す斜視図である。説明の便宜上、前述の図３に示す第１実施形態と同一の部分には同一の符号を付している。本実施形態は再生器２の充填材３は空隙Ｄを介して同心に配置される複数の円筒体３ｄから成っている。その他の構成は第１実施形態と同様である。
【００５７】
充填材３は内周側の空隙Ｄ１が外周側の空隙Ｄ２よりも広くなっている。これにより、充填材３の内周側の空隙率を外周側の空隙率よりも容易に大きくすることができる。また、第１実施形態と同様に、充填材３の両端には前述の図４、図５と同様の保持部材２４が設けられ、円筒体３ｄの配置を保持することができる。
【００５８】
第２実施形態と同様に接着剤２５（図８参照）により円筒体３ｄの配置を保持してもよい。また、第３実施形態と同様に、円筒体３ｄに貫通孔３ａ（図１０、図１１参照）を設けて、接着剤２６（図１０、図１１参照）により円筒体３ｄの配置を保持してもよい。
【００５９】
第１〜第５実施形態において、ガス通路を径方向に二分した内周側と外周側の流通面積を一致させた場合について説明しているが、更に多数に分割した各領域の流通面積を一致させるとより望ましい。この場合、充填材３のより内周側の領域の空隙率をより外周側の領域の空隙率よりも大きくすることにより、放熱側熱交換器５及び吸熱側熱交換器７の熱伝達量を更に均一化することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、スターリング機関及びスターリング機関用再生器全般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の第１実施形態のスターリング機関を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態のスターリング機関の再生器を示す平面図
【図３】本発明の第１実施形態のスターリング機関の再生器の充填材の巻回時の状態を示す斜視図
【図４】本発明の第１実施形態のスターリング機関の再生器の保持部材を示す側面図
【図５】本発明の第１実施形態のスターリング機関の再生器の他の保持部材を示す側面図
【図６】本発明の第１実施形態のスターリング機関の放熱側熱交換器を示す平面図
【図７】本発明の第１実施形態のスターリング機関の再生器及び熱交換器を示す縦断面図
【図８】本発明の第２実施形態のスターリング機関の再生器を示す平面図
【図９】本発明の第３実施形態のスターリング機関の再生器の充填材の巻回時の状態を示す斜視図
【図１０】本発明の第３実施形態のスターリング機関の再生器の充填材を示す断面図
【図１１】本発明の第３実施形態のスターリング機関の再生器の他の充填材を示す断面図
【図１２】本発明の第４実施形態のスターリング機関の再生器の充填材の巻回時の状態を示す斜視図
【図１３】本発明の第４実施形態のスターリング機関の再生器の充填材を示す断面図
【図１４】本発明の第５実施形態のスターリング機関の再生器を示す斜視図
【符号の説明】
【００６２】
１    スターリング機関
２    再生器
３    充填材
３ａ  貫通孔
３ｂ  突起部
４    放熱部
５    放熱側熱交換器
６    吸熱部
７    吸熱側熱交換器
９    ガス通路
１２    ピストン
１３    ディスプレーサ
１４    リニアモータ
１７    圧縮空間
１８    膨脹空間
２４    保持部材
２５    接着剤
３０    治具
Ｄ、Ｄ１、Ｄ２  空隙
【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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【図１４】
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