(57)【要約】  ディスプレーサ２ｄ…に、当該ディスプレーサ２ｄ…の移動により、作動気体Ｇをディスプレーサシリンダ２ｃ…の加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側へ交互に移動可能な気体保持空間Ｈｇ…を形成し、かつディスプレーサ２ｄ…の外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃ…の内周面２ｃｉを、ディスプレーサ２ｄ…の移動を許容可能であって作動気体Ｇの通過を阻止可能な形状に形成するとともに、ディスプレーサ２ｄ…の外周面２ｄｆに、パワーシリンダ５ｃに接続するディスプレーサシリンダ２ｃ…に設けた作動気体出入口６…と気体保持空間Ｈｇを連通させる通気溝を用いた通気路７を形成する。
2015159837.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に作動気体及び移動可能なディスプレーサを収容したディスプレーサシリンダを有するディスプレーサ本体部と、このディスプレーサシリンダの一方側を加熱する加熱部及び他方側を冷却する冷却部を有する冷熱作用部と、前記ディスプレーサを移動させるディスプレーサ用駆動アクチュエータと、前記ディスプレーサシリンダ内の作動気体の体積変化作用により移動するパワーピストンを内蔵したパワーシリンダを有するパワー出力部とを備えてなるスターリングエンジンであって、前記ディスプレーサに、当該ディスプレーサの移動により、前記作動気体を前記ディスプレーサシリンダにおける前記加熱部側と前記冷却部側へ交互に移動可能な気体保持空間を形成し、かつ前記ディスプレーサの外周面と前記ディスプレーサシリンダの内周面を、前記ディスプレーサの移動を許容可能であって前記作動気体の通過を阻止可能な形状に形成するとともに、前記ディスプレーサの外周面に、前記パワーシリンダに接続する前記ディスプレーサシリンダに設けた作動気体出入口と前記気体保持空間を連通させる通気溝を用いた通気路を形成してなることを特徴とするスターリングエンジン。
【請求項２】
前記ディスプレーサ本体部は、回転する中心軸に対して外周面が軸方向に平行となり、かつ外周面の一部を切欠いて形成した前記気体保持空間を有する正円柱形状のロータリ形のディスプレーサを備えるとともに、前記加熱部及び前記冷却部を、前記ディスプレーサシリンダの径方向における外面の１８０゜対向位置にそれぞれ配することを特徴とする請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項３】
前記通気路は、前記気体保持空間の周方向における一端側から前記ディスプレーサの周方向に沿って形成した前通路及び前記気体保持空間の周方向における他端側から前記ディスプレーサの周方向に沿って形成した後通路により構成するとともに、前記前通路と前記後通路は、相互に独立した非連続通路として形成することを特徴とする請求項１又は２記載のスターリングエンジン。
【請求項４】
前記通気路は、前記気体保持空間の周方向における一端側から前記ディスプレーサの周方向に沿って形成した前通路及び前記気体保持空間の周方向における他端側から前記ディスプレーサの周方向に沿って形成した後通路により構成するとともに、前記前通路と前記後通路は、相互に連通する連続通路として形成することを特徴とする請求項１又は２記載のスターリングエンジン。
【請求項５】
前記ディスプレーサシリンダは、前記作動気体出入口を一又は二以上有することを特徴とする請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項６】
前記ディスプレーサシリンダは、前記作動気体出入口が臨む内周面に、周方向の所定角度範囲にわたって前記通気路に連通する通気溝を用いた補助通気路を形成してなることを特徴とする請求項１又は５記載のスターリングエンジン。
【請求項７】
前記ディスプレーサ本体部は、前記ディスプレーサの両端面と前記ディスプレーサシリンダの端部内面間の間隔を調整可能な間隔調整機構を備えることを特徴とする請求項１又は２記載のスターリングエンジン。
【請求項８】
前記ディスプレーサ本体部は、回転する中心軸に対して外周面がテーパ形状となり、かつ外周面の一部を切欠いて形成した前記気体保持空間を有するロータリ形のディスプレーサを備えるとともに、前記加熱部及び前記冷却部を、前記ディスプレーサシリンダの径方向における外面の１８０゜対向位置にそれぞれ配し、かつ前記ディスプレーサシリンダに対する当該ディスプレーサの軸方向の位置を調整可能な位置調整機構を備えることを特徴とする請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項９】
前記ディスプレーサシリンダの加熱部及び／又は冷却部に対応する内周面は、実質的な表面積が大きくなる凹凸面に形成することを特徴とする請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項１０】
前記凹凸面は、軸方向に所定間隔おきに配し、かつ周方向に沿った複数の凹溝により形成することを特徴とする請求項９記載のスターリングエンジン。
【請求項１１】
前記凹溝は、一部又は全部の内面を二次凹凸面として形成することを特徴とする請求項１０記載のスターリングエンジン。
【請求項１２】
前記ディスプレーサシリンダの加熱部及び／又は冷却部に対応する内周面は、周方向における一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより補助空間を設けてなることを特徴とする請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項１３】
前記ディスプレーサは、前記気体保持空間の内部を撹拌する撹拌機構を備えることを特徴とする請求項１記載のスターリングエンジン。
【請求項１４】
前記ディスプレーサ本体部は、円柱形状に形成し、かつ軸方向に進退変位するリニア形のディスプレーサを備えるとともに、前記ディスプレーサシリンダの内周面及び／又は前記ディスプレーサの外周面に軸方向の前記通気路を設け、かつ前記ディスプレーサの端面と前記ディスプレーサシリンダの端面の内面の間に前記気体保持空間を設けるとともに、前記加熱部と前記冷却部を、前記ディスプレーサシリンダの軸方向における各端面の外面にそれぞれ配することを特徴とする請求項１記載の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、産業廃熱や太陽熱等の各種熱源を利用した発電等に用いて好適なスターリングエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、内部に作動気体及び移動可能なディスプレーサを収容したディスプレーサシリンダを有するディスプレーサ本体部と、このディスプレーサシリンダの一方側を加熱する加熱部及び他方側を冷却する冷却部を有する冷熱作用部と、前記ディスプレーサを移動させるディスプレーサ用駆動アクチュエータと、前記ディスプレーサシリンダ内の作動気体の体積変化作用により移動するパワーピストンを内蔵したパワーシリンダを有するパワー出力部とを備えるスターリングエンジン、特に、ディスプレーサとして、円柱形状に形成し、中心軸が回転するロータリ形のディスプレーサを用いたスターリングエンジンとしては、特許文献１で開示される振動流再生型熱機関及び特許文献２で開示されるロータリースターリンダエンジンが知られている。【０００３】
同文献１で開示される振動流再生型熱機関は、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ことを目的としたものであり、具体的には、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ものである。
また、同文献２で開示されるロータリースターリンダエンジンは、ロータリーディスプレーサを用いたγ型スターリングエンジンにおいて、作動流体の移動時の無駄な熱流を低減し、高熱効率スターリングエンジンの提供を目的としたものであり、具体的には、容積室に、ロータリーディスプレーサとともにスライド式ヒートパイプの両端に固定された吸熱再生器および放熱再生器を内在させ、ロータリーディスプレーサの回転により、容積室内の作動流体を、吸放熱再生器の隙間を通って移動させて、これらと熱の授受を行うとともに、吸放熱再生器間の熱伝達を、スライド式ヒートパイプで行い、吸熱再生器で蓄えた熱エネルギーを半サイクル後放熱再生器から作動流体に戻すことで熱効率の向上を図り、さらに、カム機構によりロータリーディスプレーサと吸放熱再生器の衝突を回避するようにしたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−０３８２５１号公報
【特許文献２】特開２０１０−１４４５１８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、上述した従来のスターリングエンジン、特に、ロータリ形のディスプレーサを用いたスターリングエンジンは、次のような問題点があった。【０００６】
第一に、加熱部により加熱された容積室内の作動気体をパワーシリンダに対して効率的に作用させる必要があり、加熱部側から冷却部側への熱漏れは効率低下の大きな原因となる。このため、従来は、可動式のヒートパイプや変位式の複数のベーン等により容積室を区画する構造が採用されてきたが、これら可動式機構による熱漏れ防止対策は、部品点数の増加や構造の複雑化、更にはコストアップや大型化を招くとともに、追加の可動機構部が付設されることから耐久性及び信頼性を確保する観点からも不利となっていた。【０００７】
第二に、可動式のヒートパイプや変位式の複数のベーン等を備える構造は、ヒートパイプ又は複数のベーンを可動させる可動機構部が必要になることから、このためのエネルギ消費を伴い、総合的なエネルギ変換効率の低下も無視できない。結局、スターリングエンジンにおけるエネルギ変換効率を高める観点からも構造面における更なる改善の余地があった。【０００８】
本発明は、このような背景技術に存在する課題を解決したスターリングエンジンの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明に係るスターリングエンジン１は、上述した課題を解決するため、内部に作動気体Ｇ及び移動可能なディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）を収容したディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）を有するディスプレーサ本体部２と、このディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の一方側を加熱する加熱部３ｈ及び他方側を冷却する冷却部３ｃを有する冷熱作用部３と、ディスプレーサ２ｄを移動させるディスプレーサ用駆動アクチュエータ４と、ディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）内の作動気体Ｇの体積変化作用により移動するパワーピストン５ｐを内蔵したパワーシリンダ５ｃを有するパワー出力部５とを備えてなるスターリングエンジンであって、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）に、当該ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）の移動により、作動気体Ｇをディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）における加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側へ交互に移動可能な気体保持空間Ｈｇ（Ｈｇｓ，Ｈｇｓｅ）を形成し、かつディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）の外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の内周面２ｃｉを、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）の移動を許容可能であって作動気体Ｇの通過を阻止可能な形状に形成するとともに、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）の外周面２ｄｆに、パワーシリンダ５ｃに接続するディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）に設けた作動気体出入口６（６ｅ，６ｐ）と気体保持空間Ｈｇを連通させる通気溝を用いた通気路７を形成してなることを特徴とする。【００１０】
この場合、発明の好適な態様により、ディスプレーサ本体部２には、回転する中心軸Ｆｃに対して外周面２ｄｆが軸方向Ｆｓに平行となり、かつ外周面２ｄｆの一部を切欠いて形成した気体保持空間Ｈｇを有する正円柱形状のロータリ形のディスプレーサ２ｄを用いるとともに、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃを、ディスプレーサシリンダ２ｃ…の径方向における外面の１８０゜対向位置にそれぞれ配することができる。また、通気路７は、気体保持空間Ｈｇの周方向Ｆｆにおける一端側からディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）の周方向Ｆｆに沿って形成した前通路７ｆ（７ｆｓ）及び気体保持空間Ｈｇの周方向Ｆｆにおける他端側からディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）の周方向Ｆｆに沿って形成した後通路７ｒ（７ｒｓ）により構成できる。この際、前通路７ｆ（７ｆｓ）と後通路７ｒ（７ｒｓ）間は、相互に独立した非連続通路として形成してもよいし、相互間を連通させた連続通路として形成してもよい。なお、ディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）に設ける作動気体出入口６（６ｅ，６ｐ）の数は、一つであってもよいし、二以上であってもよい。加えて、ディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）には、作動気体出入口６（６ｅ，６ｐ）が臨む内周面２ｃｉに、周方向Ｆｆの所定角度範囲にわたって通気路７に連通する通気溝を用いた補助通気路７ｓ（７ｓｍ，７ｓｅ）を形成することができる。さらに、ディスプレーサ本体部２には、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ）の両端面とディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の端部内面間の間隔Ｓｘ…を調整可能な間隔調整機構８ｘ，８ｘを設けることができる。【００１１】
さらに、発明の好適な態様により、ディスプレーサ本体部２には、回転する中心軸Ｆｃに対して外周面２ｄｆがテーパ形状となり、かつ外周面２ｄｆの一部を切欠いて形成した気体保持空間Ｈｇを有するロータリ形のディスプレーサ２ｄｅを用いるとともに、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃを、ディスプレーサシリンダ２ｃｅの径方向における外面の１８０゜対向位置にそれぞれ配し、かつディスプレーサシリンダ２ｃｅに対する当該ディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓの位置を調整可能な位置調整機構８ｙ，８ｙを設けたディスプレーサ本体部２を含ませることができる。また、ディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の加熱部３ｈ及び／又は冷却部３ｃに対応する内周面２ｄｉｈ及び／又は２ｄｉｃは、実質的な表面積が大きくなる凹凸面に形成することができる。この際、凹凸面は、軸方向Ｆｓに所定間隔Ｌｓ…おきに配し、かつ周方向Ｆｆに沿った複数の凹溝５１ｈｓ…，５１ｃｓ…により形成することができるとともに、この凹溝５１ｈｓ…，５１ｃｓ…は、一部又は全部の内面５２…を二次凹凸面として形成することができる。なお、ディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の加熱部３ｈに対応する内周面２ｄｉｈには、周方向Ｆｆにおける一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより補助空間９ｈｉ及び／又は９ｈｅを設けることができるとともに、冷却部３ｃに対応する２ｄｉｃには、周方向Ｆｆにおける一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより補助空間９ｃｉ及び／又は９ｃｅを設けることができる。また、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ）には、気体保持空間Ｈｇの内部を撹拌する撹拌機構１０を設けることも可能である。さらに、ディスプレーサ本体部２には、円柱形状に形成し、かつ軸方向Ｆｓに進退変位するリニア形のディスプレーサ２ｄｓを設けるとともに、ディスプレーサシリンダ２ｃｓの内周面及び／又はディスプレーサ２ｄｓの外周面に軸方向Ｆｓの通気路７を設け、かつディスプレーサ２ｄｓの端面とディスプレーサシリンダ２ｃｓの端面の内面の間に気体保持空間Ｈｇｓ，Ｈｇｓｅを設けるとともに、加熱部３ｈと冷却部３ｃを、ディスプレーサシリンダ２ｃｓの軸方向Ｆｓにおける各端面の外面にそれぞれ配してなるディスプレーサ本体部２を含めることもできる。
【発明の効果】
【００１２】
このような構成を有する本発明に係るスターリングエンジン１によれば、次のような顕著な効果を奏する。【００１３】
（１）  ディスプレーサ本体部２の構造は、ディスプレーサ２ｄ…とディスプレーサシリンダ２ｃ…の二つの基本的な部品のみで足り、追加部品により区画構造を構築するなどの手段は不要となる。したがって、特に、ロータリ形のディスプレーサ２ｄ…を用いたスターリングエンジン１であっても、加熱部３ｈにより加熱された作動気体Ｇを、パワーシリンダ５ｃに対して効率的に作用させることができることに加え、部品点数の削減及び構造の単純化によるコストダウン、更には小型化及び軽量化に寄与できる。しかも、ディスプレーサ２ｄ…に付加する可動機構部が存在しないため、耐久性及び信頼性を容易に確保できる。【００１４】
（２）  ディスプレーサ２ｄ…に、当該ディスプレーサ２ｄ…の移動により、作動気体Ｇをディスプレーサシリンダ２ｃ…における加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側へ交互に移動可能な気体保持空間Ｈｇを形成し、かつディスプレーサ２ｄ…の外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃ…の内周面２ｃｉを、ディスプレーサ２ｄ…の移動を許容可能であって作動気体Ｇの通過を阻止可能な形状に形成、いわば気密性を確保した構造としたため、加熱部３ｈと冷却部３ｃ間における作動気体Ｇの漏れ（熱漏れ）を有効に阻止することができ、無用なエネルギ損失を低減し、スターリングエンジン１におけるエネルギ変換効率をディスプレーサ本体部２の構造面から高めることができる。この結果、比較的低い加熱部温度でも使用可能となり、太陽熱やバイオマス等の自然エネルギ、更には工場排熱等の廃棄エネルギを含む様々な熱源を利用できる。【００１５】
（３）  好適な態様により、ディスプレーサ本体部２に、中心軸Ｆｃに対して外周面２ｄｆが軸方向Ｆｓに平行となり、かつ外周面２ｄｆの一部を切欠いて形成した気体保持空間Ｈｇを有する正円柱形状のロータリ形のディスプレーサ２ｄを用いるとともに、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃを、ディスプレーサシリンダ２ｃ…の径方向における外面の１８０゜対向位置にそれぞれ配すれば、ディスプレーサ本体部２を幾何学的観点から最も合理的かつシンプルな構造にできるため、本発明に係るスターリングエンジン１を構築する観点から最適な実施形態として実施できるとともに、本発明に係る作用効果を有効に確保する観点から最適なパフォーマンスを得ることができる。【００１６】
（４）  好適な態様により、通気路７…を、気体保持空間Ｈｇ…の周方向Ｆｆにおける一端側からディスプレーサ２ｄ…の周方向Ｆｆに沿って形成した前通路７ｆ…及び気体保持空間Ｈｇ…の周方向Ｆｆにおける他端側からディスプレーサ２ｄ…の周方向Ｆｆ…に沿って形成した後通路７ｒ…により構成するとともに、前通路７ｆ…と後通路７ｒ…を、相互に独立した非連続通路として形成すれば、独立した前通路７ｆ…と後通路７ｒ…により加熱部３ｈと冷却部３ｃ間の作動気体Ｇの流れが遮断状態となるため、ディスプレーサ２ｄ…の外周面２ｄｆ…に通気路７を設けた場合であっても通気路７を通した熱漏れを確実に防止できる。【００１７】
（５）  好適な態様により、通気路７を、気体保持空間Ｈｇ…の周方向Ｆｆにおける一端側からディスプレーサ２ｄ…の周方向Ｆｆに沿って形成した前通路７ｆ…及び気体保持空間Ｈｇ…の周方向Ｆｆにおける他端側からディスプレーサ２ｄ…の周方向Ｆｆ…に沿って形成した後通路７ｒ…により構成するとともに、前通路７ｆ…と後通路７ｒ…を、相互に連通する連続通路として形成すれば、通気路７を通した少量の熱漏れが発生する反面、作動気体出入口６に対する前通路７ｆ…と後通路７ｒ…の切換が無くなり、通気路７と作動気体出入口６間を流通する作動気体Ｇの連続性及び安定性を確保できる。したがって、非連続通路又は連続通路を選定することによる多様な実施形態を構築できる。【００１８】
（６）  好適な態様により、ディスプレーサシリンダ２ｃ…に設ける作動気体出入口６の数を一つとすれば、最もシンプルな実施形態として実施できるとともに、作動気体出入口６…の数を二以上に選定すれば、作動気体Ｇの入出力を複数位置に確保できるため、各種実施形態に応じた入出力位置の最適化が可能となり、設計自由度を高めることができるとともに、作動気体出入口６…の態様を変更することによる気体保持空間Ｈｇ…の容積選定や断熱構造を含めた多様な実施形態を構築できる。【００１９】
（７）  好適な態様により、ディスプレーサシリンダ２ｃ…における作動気体出入口６…が臨む内周面２ｃｉ…に、周方向Ｆｆの所定角度範囲にわたって通気路７…に連通する通気溝を用いた補助通気路７ｓ…を形成すれば、補助通気路７ｓ…と通気路７…を組合わせた多様な通路を確保できるため、気体保持空間Ｈｇ…の容積選定や断熱構造を含めた設計自由度を高めることができる。【００２０】
（８）  好適な態様により、ディスプレーサ本体部２に、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ）の両端面とディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の端部内面間の間隔Ｓｘ…を調整可能となる間隔調整機構８ｘ…を設ければ、ディスプレーサ２ｄ（２ｄｅ）の両端面とディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の端部内面間の間隔Ｓｘ…を最小レベルに調整できるため、その最適化を容易に行うことができるとともに、更なる性能向上に寄与できる。【００２１】
（９）  好適な態様により、ディスプレーサ本体部２に、回転する中心軸Ｆｃに対して外周面２ｄがテーパ形状となり、かつ外周面２ｄｆの一部を切欠いて形成した気体保持空間Ｈｇを有するロータリ形のディスプレーサ２ｄｅを用いるとともに、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃを、ディスプレーサシリンダ２ｃｅの径方向における外面の１８０゜対向位置にそれぞれ配し、かつディスプレーサシリンダ２ｃｅに対する当該ディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓの位置を調整可能な位置調整機構８ｙ，８ｙを設ければ、ディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓの位置を調整し、ディスプレーサ２ｄｅの外周面とディスプレーサシリンダ２ｃｅ間の隙間（径方向の隙間）を最小レベルに調整できるため、その最適化を容易に行うことができるとともに、更なる性能向上に寄与できる。【００２２】
（１０）  好適な態様により、ディスプレーサシリンダ２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）の加熱部３ｈ及び／又は冷却部３ｃに対応する内周面２ｄｉｈ及び／又は２ｄｉｃを、実質的な表面積が大きくなる凹凸面に形成すれば、加熱部３ｈ…及び／又は冷却部３ｃ…と作動気体Ｇ間の実質的な伝熱面積を大きくできるため、熱交換効率の向上に寄与できる。【００２３】
（１１）  好適な態様により、凹凸面を形成するに際し、軸方向Ｆｓに所定間隔Ｌｓ…おきに配し、かつ周方向Ｆｆに沿った複数の凹溝５１ｈｓ…，５１ｃｓ…により形成すれば、凹凸面により実質的な表面積を大きくできることに加えて、加熱及び／又は冷却の開始タイミングを早めることができるため、熱交換効率をより高めることができる。【００２４】
（１２）  好適な態様により、凹溝５１ｈｓ…，５１ｃｓ…の一部又は全部の内面５２…を二次凹凸面として形成すれば、加熱部３ｈ…及び／又は冷却部３ｃ…と作動気体Ｇ間の実質的な伝熱面積をより大きくすることが可能となり、更なる熱交換効率の向上に寄与できる。【００２５】
（１３）  好適な態様により、ディスプレーサシリンダ２ｃの加熱部３ｈに対応する内周面２ｄｉｈに、周方向Ｆｆにおける一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより補助空間９ｈｉ及び／又は９ｈｅを設けるとともに、冷却部３ｃに対応する２ｄｉｃに、周方向Ｆｆにおける一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより補助空間９ｃｉ及び／又は９ｃｅを設ければ、加熱の開始及び／又は終了、及び冷却の開始及び／又は終了における加熱及び冷却を強化できるため、熱交換効率の向上に寄与できる。【００２６】
（１４）  好適な態様により、ディスプレーサ２ｄに、気体保持空間Ｈｇの内部を撹拌する撹拌機構１０を設ければ、気体保持空間Ｈｇの内部における作動気体Ｇを撹拌できるため、更なる熱変換効率の向上に寄与できる。【００２７】
（１５）  好適な態様により、ディスプレーサ本体部２に、円柱形状に形成し、かつ軸方向Ｆｓに進退変位するリニア形のディスプレーサ２ｄｓを設けるとともに、ディスプレーサシリンダ２ｃｓの内周面及び／又はディスプレーサ２ｄｓの外周面に軸方向Ｆｓの通気路７を設け、かつディスプレーサ２ｄｓの端面とディスプレーサシリンダ２ｃｓの端面の内面の間に気体保持空間Ｈｇｓ，Ｈｇｓｅを設けるとともに、加熱部３ｈと冷却部３ｃを、ディスプレーサシリンダ２ｃｓの軸方向Ｆｓにおける各端面の外面にそれぞれ配すれば、リニア形のディスプレーサ２ｄｓを用いるスターリングエンジン１であっても、本発明に従って設ける通気路７に基づく一定の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】本発明の好適実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面正面図、
【図２】同スターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面底面図、
【図３】同スターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面側面図、
【図４】同スターリングエンジンにおけるディスプレーサの斜視図、
【図５】同スターリングエンジンの動作工程説明図、
【図６】同スターリングエンジンの他の動作方法に係わる動作工程説明図、
【図７】同スターリングエンジンの動作を説明するためのフローチャート、
【図８】本発明の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面正面図、
【図９】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面正面図、
【図１０】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面正面図、
【図１１】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンにおけるディスプレーサの斜視図、
【図１２】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面側面図、
【図１３】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面側面図、
【図１４】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面側面図、
【図１５】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面正面図、
【図１６】図１５に示した変更実施形態の変更例に係るスターリングエンジンを原理的に示す内部構造図、
【図１７】図１６に示したスターリングエンジンの一部を変更した変更例に係る一部の構造を拡大して示す断面形状図、
【図１８】図１６に示したスターリングエンジンの一部を変更した他の変更例に係る一部の構造を拡大して示す断面形状図、
【図１９】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面正面図、
【図２０】本発明の他の変更実施形態に係るスターリングエンジンの内部構造を原理的に示す断面側面図、
【符号の説明】
【００２９】
１：スターリングエンジン，２：ディスプレーサ本体部，２ｄ（２ｄｅ，２ｄｓ）：ディスプレーサ，２ｃ（２ｃｅ，２ｃｓ）：ディスプレーサシリンダ，２ｄｓ：リニア形のディスプレーサ，２ｄｆ：ディスプレーサの外周面，２ｃｉ：ディスプレーサシリンダの内周面，２ｃｅ：ディスプレーサシリンダ，２ｄｉｈ：加熱部に対応する内周面，２ｄｉｃ：冷却部に対応する内周面，３：冷熱作用部，３ｈ：加熱部，３ｃ：冷却部，４：ディスプレーサ用駆動アクチュエータ，５：パワー出力部，５ｐ：パワーピストン，５ｃ：パワーシリンダ，６（６ｅ，６ｐ）：作動気体出入口，７：通気路，７ｆ（７ｆｓ）：前通路，７ｒ（７ｒｓ）：後通路，７ｓ（７ｓｍ，７ｓｅ）：補助通気路，８ｘ：間隔調整機構，８ｙ：位置調整機構，９ｈｉ：補助空間，９ｈｅ：補助空間，９ｃｉ：補助空間，９ｃｅ：補助空間，１０：撹拌機構，５１ｈｓ…：凹溝，５１ｃｓ…：凹溝，５２…：凹溝の内面，Ｇ：作動気体，Ｈｇ（Ｈｇｓ，Ｈｇｓｅ）：気体保持空間，Ｆｃ：中心軸，Ｆｓ：軸方向，Ｆｆ：周方向，Ｓｘ…：間隔，Ｌｓ…：所定間隔
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
次に、本発明に係る最良実施形態を挙げ、図面に基づき詳細に説明する。【００３１】
まず、本実施形態（基本実施形態）に係るスターリングエンジン１の構成について、図１〜図４を参照して説明する。【００３２】
本実施形態に係るスターリングエンジン１の基本構成は、図１及び図２に示すように、大別して、ディスプレーサ本体部２，冷熱作用部３，ディスプレーサ用駆動アクチュエータ４及びパワー出力部５を備える。【００３３】
ディスプレーサ本体部２は、ディスプレーサシリンダ２ｃを備え、このディスプレーサシリンダ２ｃの内部に、作動気体Ｇを収容するとともに、ディスプレーサ２ｄを回転可能（移動可能）に収容して構成する。この作動気体Ｇは、特定の気体に限定するものではないが、ヘリウムガス，窒素ガス，アルゴンガス，水素ガス，空気等の気体を、例えば、０．２〜１０〔ＭＰａ〕程度の圧縮状態で収容することができる。勿論、大気圧による収容も可能である。【００３４】
ディスプレーサシリンダ２ｃは、円筒形のシリンダ本体１１を備え、このシリンダ本体１１の両端開口をそれぞれ円形の端面板１２，１３により閉塞して構成する。この場合、端面板１２，１３の各中心位置には、例えば、ボールベアリング等を用いた軸受部１４，１５を固定する。この軸受部１４，１５により後述するディスプレーサシャフト１７を回動自在に支持するとともに、このディスプレーサシャフト１７の一端には後述する電動モータ２１の回転シャフトを結合する。このため、各端面板１２，１３は、図２に示すように、軸受部１４，１５をはじめ、ディスプレーサシャフト１７及び電動モータ２１が内側に位置するように覆い、シリンダ本体１１と組合わせることにより、内部を気密性の高い密閉状態にすることが望ましい。これにより、外部への作動気体Ｇの漏れを防止できるため、作動気体Ｇとして、上述した水素ガスやヘリウムガス等の分子量の小さいガス類も使用可能である。また、シリンダ本体１１は、周方向に等分割した四つのパネル部材を組合わせて構成する。この場合、図１に示すように、上下に位置する二つのパネル部材は、断熱性の高い断熱パネル１３ｕ，１３ｄを用いるとともに、左右に位置する二つのパネル部材は熱伝導性の高い伝熱パネル１３ｐ，１３ｑを用いる。そして、上側に位置する断熱パネル１３ｕのほぼ中央位置に、表裏面に貫通する作動気体出入口６を設ける。例示する作動気体出入口６の数は一つである。したがって、最もシンプルな実施形態として実施できる。【００３５】
一方、ディスプレーサ２ｄは、図４に示すように、全体を円柱状、具体的には、中心軸Ｆｃに対して外周面２ｄｆが軸方向Ｆｓに平行となる正円柱形状に形成し、図３に示すように、中心軸Ｆｃ上に設けた貫通孔１６にディスプレーサシャフト１７を挿通して固定する。これにより、ディスプレーサシャフト１７の両端側は、ディスプレーサ２ｄの両端面から外方へ突出し、上述した軸受部１４，１５によりそれぞれ回動自在に支持され、このディスプレーサ２ｄは、中心軸Ｆｃが回転するロータリ形のディスプレーサ２ｄとなる。このようなロータリ形のディスプレーサ２ｄを用いれば、ディスプレーサ本体部２を幾何学的観点から最も合理的かつシンプルな構造にできるため、本発明に係るスターリングエンジン１を構築する観点から最適な実施形態として実施できるとともに、本発明に係る作用効果を有効に確保する観点から最適なパフォーマンスを得ることができる。また、ディスプレーサ２ｄの形成素材としては、耐熱性及び断熱性を有し、かつ軽量素材を選定することが望ましい。【００３６】
そして、ディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃの内周面２ｃｉは、本発明に従ってディスプレーサ２ｄの回転（移動）を許容可能であって作動気体Ｇの通過を阻止可能な形状に形成する。したがって、ディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃの内周面２ｃｉ間にはほとんど隙間が存在しないことになる。さらに、ディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆには、図４に示すように、その一部を切抜いた形状の気体保持空間Ｈｇを形成する。例示の気体保持空間Ｈｇは、図１に示すように、正面形状が略９０゜に開いた扇子形となり、軸方向Ｆｓへ平行に沿ったカッティングラインにより全体を切抜いた形状に形成する。これにより、ディスプレーサ２ｄが回転すれば、気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇは、ディスプレーサシリンダ２ｃにおける加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側へ交互に移動可能となる。【００３７】
なお、本実施形態に示すように、シリンダ本体１１を周方向に四等分し、例示のように、左右の各部位に加熱部３ｈと冷却部３ｃに使用する伝熱パネル１３ｐ，１３ｑをそれぞれ配し、かつ上下の各部位に断熱パネル１３ｕ，１３ｄをそれぞれ配するとともに、ディスプレーサ２ｄにおける気体保持空間Ｈｇの占める周方向角度を９０゜に設定する場合、気体保持空間Ｈｇに保持される作動気体Ｇは、ディスプレーサ２ｄの回転に伴ってディスプレーサシリンダ２ｃの加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側の間を交互に移動し、加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側の両方の領域に同時に接することはない（図５参照）。このため、作動気体Ｇを介しての加熱部３ｈ側から冷却部３ｃ側への熱漏出を最小限に抑えることができ、エネルギ変換効率の向上に寄与できる。【００３８】
また、ディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆには、前述したディスプレーサシリンダ２ｃに設けた作動気体出入口６と気体保持空間Ｈｇを連通させる通気溝を用いた通気路７を形成する。この通気路７は、ディスプレーサ２ｄの軸方向Ｆｓの中央位置に周方向Ｆｆに沿って形成した前通路７ｆと後通路７ｒにより構成するとともに、一方の前通路７ｆは、気体保持空間Ｈｇの周方向Ｆｆにおける一端側から形成し、他方の後通路７ｒは、気体保持空間Ｈｇの周方向Ｆｆにおける他端側から形成する。そして、前通路７ｆと後通路７ｒは、図１に示すように、相互に独立した非連続通路として形成する。このように、前通路７ｆと後通路７ｒを、相互に独立した非連続通路として形成すれば、独立した前通路７ｆと後通路７ｒにより加熱部３ｈと冷却部３ｃ間の作動気体Ｇの流れが遮断状態となるため、ディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆに通気路７を設けた場合であっても通気路７を通した熱漏れを確実に防止できる。これにより、通気路７は、ディスプレーサシリンダ２ｃに設けた作動気体出入口６に連通可能となる。なお、この作動気体出入口６は後述するパワーシリンダ５ｃに接続される。【００３９】
ところで、このように構成した場合、独立した前通路７ｆと後通路７ｒ間には、通気路７を形成しないディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆが存在し、作動気体出入口６とディスプレーサシリンダ２ｃの内部が実質的に遮断される回転角度が発生する。このため、作動気体出入口６が臨む断熱パネル１３ｕ（ディスプレーサシリンダ２ｃ）の内周面２ｃｉには、周方向Ｆｆの所定角度範囲にわたって通気溝を用いた補助通気路７ｓを形成する。これにより、前通路７ｆと後通路７ｒ間に補助通気路７ｓが跨がり、ディスプレーサ２ｄの回転角度がどの角度にあっても作動気体出入口６と気体保持空間Ｈｇは遮断されることなく連通する（図５（ｄ）参照）。このような補助通気路７ｓを設ければ、補助通気路７ｓと通気路７を組合わせた多様な通路を確保できるため、気体保持空間Ｈｇの容積選定や断熱構造を含めた設計自由度を高めることができる利点がある。【００４０】
冷熱作用部３は、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃにより構成する。加熱部３ｈは、ディスプレーサシリンダ２ｃの一方側に配した伝熱パネル１３ｐの外面に所定の加熱源３ｈｍを付設して構成する。加熱源３ｈｍは伝熱パネル１３ｐを直接的又は間接的に加熱する機能を有すれば足り、例えば、バイオマス（量的生物資源）燃料を利用した燃焼装置，太陽熱を集めて高温化する集熱装置，工場排熱（産業廃熱）等の廃棄エネルギを再利用する加熱装置等の、各種加熱手段を利用できる。したがって、その具体的な加熱原理は問わない。また、冷却部３ｃは、ディスプレーサシリンダ２ｃの他方側に配した伝熱パネル１３ｑの外面に所定の冷却源３ｃｍを付設して構成する。冷却源３ｃｍは伝熱パネル１３ｑを直接的又は間接的に冷却する機能を有すれば足り、例えば、伝熱パネル１３ｑの外面に付設したウォータジャケットに冷却水を供給して冷却を行う冷却水供給装置等の各種冷却手段を利用できる。したがって、その具体的な冷却原理は問わない。なお、冷却水とは、井戸水，河川水，水道水等の各種液体を含む概念である。この場合、冷却水は、積極的に冷却した水という意味ではなく、伝熱パネル１３ｑを冷却する水の意味であり、例えば、工場等の廃棄水をそのまま利用する形態であってもよい。【００４１】
一方、ディスプレーサ用駆動アクチュエータ４は、ディスプレーサ２ｄを回転（移動）させる機能を有するものであり、実施形態は、電動モータ２１を例示する。この電動モータ２１はスタータモータを兼用する。電動モータ２１は、回転出力シャフトを直接又は必要な減速機構等を介してディスプレーサシャフト１７の一端に結合する。【００４２】
他方、パワー出力部５は、ディスプレーサシリンダ２ｃ内の作動気体Ｇの体積変化作用により移動するパワーピストン５ｐを内蔵したパワーシリンダ５ｃを備える。この場合、パワーシリンダ５ｃは、図１に示すように、一端を端板部３１により閉塞し、かつ他端を開放する。そして、端板部３１に設けた貫通孔３１ｓと前述した作動気体出入口６は接続管３２により接続し、ディスプレーサシリンダ２ｃの内部を、通気路７，作動気体出入口６及び接続管３２を介してパワーシリンダ５ｃの内部に連通させるとともに、外部に対する気密性を確保する。これにより、作動気体Ｇの体積変化をパワーピストン５ｐの機械的変位に変換し、機械的出力として取出すことが可能となる。本実施形態では、発電機３３を追加し、この発電機３３から電気的出力として取り出すようにした。このため、発電機３３の回転入力シャフト３３ｓとパワーピストン５ｐの外側端面は、クランク機構３４を介して接続する。これにより、パワーピストン５ｐの進退運動は、クランク機構３４を介して回転運動に変換され、回転入力シャフト３３ｓに付与される。発電機３３の電気的出力は、本実施形態に係るスターリングエンジン１の出力として取出可能となる。また、この電気的出力の一部は、電動モータ２１に供給し、電動モータ２１の駆動に利用する。【００４３】
次に、本実施形態（基本実施形態）に係るスターリングエンジン１の動作について、図５及び図７を参照して説明する。【００４４】
なお、図５（ａ）〜（ｄ）はスターリングエンジン１の動作工程説明図、図７はスターリングエンジン１の動作を説明するためのフローチャートをそれぞれ示す。まず、不図示の運転スイッチをＯＮにする（ステップＳ１）。これにより、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃが作動状態となり、一方の伝熱パネル１３ｐが加熱されるとともに、他方の伝熱パネル１３ｑが冷却される（ステップＳ２）。この際、加熱側の伝熱パネル１３ｐは、加熱源３ｈｍにより、通常、数百〔℃〕以上に加熱されるとともに、冷却側の伝熱パネル１３ｑは、冷却源３ｃｍ（冷却水等）により冷却される。加熱温度及び冷却温度が目標温度に達して安定したなら、スタートスイッチをＯＮにする。これにより、スタータモータを兼用する電動モータ２１が回転し、ディスプレーサ２ｄは、図５（ａ）中、矢印Ｒ方向へ回転する（ステップＳ３，Ｓ４）。【００４５】
今、回転を開始する前のディスプレーサ２ｄが、図５（ａ）に示す位置（回転角度）、即ち、ディスプレーサ２ｄの気体保持空間Ｈｇが左向きとなり、気体保持空間Ｈｇの全体が加熱側の伝熱パネル１３ｐのほぼ全面に対向する位置にあるものとする。この位置では、気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇが加熱部３ｈにより加熱される（ステップＳ５）。特に、この位置では最大加熱状態となる。したがって、作動気体Ｇは膨張し、この膨張に基づく体積変化分は、前通路７ｆ，補助通気路７ｓ，接続管３２を介して、パワーシリンダ５ｃに作用するため、パワーピストン５ｐが突出方向に移動する（ステップＳ６）。本実施形態に係るスターリングエンジン１の場合、気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇの全量が、ディスプレーサ２ｄの回転に従って加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側の間を移動し、作動気体Ｇのうち、通気路７，補助通気路７ｓ，接続管３２を通して移動するのは、作動気体Ｇの膨張（及び収縮）に伴う体積変化分のみである。このため、通気路７及び接続管３２等を通過する際の圧力損失（エネルギ損失）及び熱損失は、ディスプレーサ２ｄの往復運動に伴って膨張空間と圧縮空間内の作動気体全量が通気路等を通って移動するリニア形のディスプレーサに比べて大幅に小さくなる。【００４６】
一方、ディスプレーサ２ｄが図中矢印Ｒ方向へ回転し、気体保持空間Ｈｇが上向きとなる図５（ｂ）に示す位置、即ち、気体保持空間Ｈｇが、加熱部３ｈと冷却部３ｃのほぼ中央位置に達すれば、パワーシリンダ５ｃに作用する作動気体Ｇの体積がほぼ最大となり、パワーピストン５ｐは最大突出位置（下死点）に達する（ステップＳ７）。また、この時点（位置）は、気体保持空間Ｈｇが、加熱部３ｈと冷却部３ｃのほぼ中央位置に達することから、作動気体Ｇの全体に対しては加熱から冷却への切換点となり、作動気体Ｇに対する冷却部３ｃによる冷却が開始する（ステップＳ８）。【００４７】
そして、ディスプレーサ２ｄが更に回転すれば、冷却により作動気体Ｇは収縮し、この収縮に基づく体積変化分は、後通路７ｒ，補助通気路７ｓ，接続管３２を介して、パワーシリンダ５ｃに作用するため、パワーピストン５ｐが引込方向に移動する（ステップＳ９）。この後、ディスプレーサ２ｄが、気体保持空間Ｈｇが右向きとなる図５（ｃ）に示す位置、即ち、気体保持空間Ｈｇの全体が他方の伝熱パネル１３ｑのほぼ全面に対向する位置に達すれば、気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇは、冷却部３ｃにより最大冷却状態となる。これにより、作動気体Ｇは、更に収縮し、この収縮による体積変化分は、後通路７ｒ，補助通気路７ｓ，接続管３２を介して、パワーシリンダ５ｃに作用するため、パワーピストン５ｐが引き続き引込方向に移動する。この後、更にディスプレーサ２ｄが回転し、気体保持空間Ｈｇが下向きとなる図５（ｄ）に示す位置、即ち、気体保持空間Ｈｇが、冷却部３ｃと加熱部３ｈのほぼ中央位置に達すれば、パワーシリンダ５ｃに作用する作動気体Ｇの体積がほぼ最小となり、パワーピストン５ｐは最小突出位置（上死点）に達する（ステップＳ１０）。また、この時点（位置）では、気体保持空間Ｈｇが、冷却部３ｃと加熱部３ｈのほぼ中央位置に達することから、作動気体Ｇの全体に対しては冷却から加熱への切換点となり、作動気体Ｇに対する加熱部３ｈによる加熱が開始する（ステップＳ１１，Ｓ５）。この後、ディスプレーサ２ｄが更に回転すれば、加熱により作動気体Ｇは膨張し、この膨張による体積変化分は、前通路７ｆ，補助通気路７ｓ，接続管３２を介して、パワーシリンダ５ｃに作用するため、パワーピストン５ｐが突出方向に移動する（ステップＳ６）。そして、ディスプレーサ２ｄが更に回転すれば、図５（ａ）に示した最初の位置（回転角度）に達する。【００４８】
以上がディスプレーサ２ｄが一回転するスターリングエンジン１の一サイクルとなり、以下、運転スイッチをＯＦＦにするなどにより運転を停止させない限り、同様の動作が繰り返し継続して行われる（ステップＳ１１，Ｓ５…）。また、ディスプレーサ２ｄの回転が継続することにより、パワーピストン５ｐは下死点と上死点間を反復移動する。この結果、この反復移動は、クランク機構３４を介して発電機３３に伝達され、発電機３３から発電電力が出力する。即ち、ディスプレーサ２ｄの回転に伴って発生したパワーピストン５ｐの反復運動は、クランク機構３４により回転運動に変換され、発電機３３の回転入力シャフト３３ｓを回転させる。そして、発電機３３からの出力は、スターリングエンジン１のエネルギ出力として取出されるとともに、その一部は電動モータ２１に供給され、ディスプレーサ２ｄを回転させるエネルギとして用いられる。【００４９】
ところで、以上の動作はディスプレーサ２ｄが連続回転する連続運転（定速制御）を行わせる場合の使用方法となるが、本実施形態に係るスターリングエンジン１は、ディスプレーサ２ｄが間歇回転する間歇運転（矩形波制御）を行わせる使用方法も可能である。この間歇運転の使用方法について、図６（ｘ）及び（ｙ）に示す動作工程説明図を参照して説明する。【００５０】
間歇運転する際には、ディスプレーサ２ｄを回転させる電動モータ２１に矩形波となる駆動信号を供給することにより、ディスプレーサ２ｄを１８０゜ずつ間歇的に回転させることができる。今、運転中において、ディスプレーサ２ｄが、図６（ｘ）に示す加熱位置にあるものとする。加熱位置では、ディスプレーサ２ｄの気体保持空間Ｈｇが左向きとなり、気体保持空間Ｈｇの全体が加熱部３ｈに対向する状態となる。そして、この加熱位置では、ディスプレーサ２ｄの回転を所定時間停止させる。この所定時間としては、作動気体Ｇが加熱され、パワーピストン５ｐが図６（ｘ）に示す下死点位置に達する時間を選定できる。【００５１】
一方、所定時間停止させ、パワーピストン５ｐが下死点位置に達すれば、電動モータ２１を作動させる。これにより、ディスプレーサ２ｄは、図６（ｙ）に示す冷却位置まで速やかに回転移動する。この冷却位置では、ディスプレーサ２ｄの気体保持空間Ｈｇが右向きとなり、気体保持空間Ｈｇの全体が冷却部３ｃに対向する状態となる。そして、ディスプレーサ２ｄがこの冷却位置に達したなら回転を所定時間停止させる。この際の所定時間としては、作動気体Ｇが冷却され、パワーピストン５ｐが図６（ｙ）に示す上死点位置に達する時間を選定できる。この冷却位置では、ディスプレーサ２ｄの気体保持空間Ｈｇが右向きとなり、気体保持空間Ｈｇの全体が冷却部３ｃに対向する状態となる。また、所定時間停止させ、パワーピストン５ｐが上死点位置に達すれば、電動モータ２１を作動させる。これにより、ディスプレーサ２ｄは、図６（ｘ）に示す加熱位置まで速やかに回転移動する。間歇運転では、以上の動作が繰り返し継続して行われる。【００５２】
このように、本実施形態に係るスターリングエンジン１によれば、ディスプレーサ本体部２の構造は、ディスプレーサ２ｄ…とディスプレーサシリンダ２ｃ…の二つの基本的な部品のみで足り、追加部品により区画構造を構築するなどの手段は不要となる。したがって、特に、ロータリ形のディスプレーサ２ｄ…を用いたスターリングエンジン１であっても、加熱部３ｈにより加熱された作動気体Ｇを、パワーシリンダ５ｃに対して効率的に作用させることができることに加え、部品点数の削減及び構造の単純化によるコストダウン、更には小型化及び軽量化に寄与できる。しかも、ディスプレーサ２ｄ…に付加する可動機構部が存在しないため、耐久性及び信頼性を容易に確保できる。【００５３】
また、ディスプレーサ２ｄ…の外周の一部に、当該ディスプレーサ２ｄ…の移動により、作動気体Ｇをディスプレーサシリンダ２ｃ…における加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側へ交互に移動可能な気体保持空間Ｈｇを形成し、かつディスプレーサ２ｄ…の外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃ…の内周面２ｃｉを、ディスプレーサ２ｄ…の移動を許容可能であって作動気体Ｇの通過を阻止可能な形状に形成、いわば気密性を確保した構造としたため、加熱部３ｈと冷却部３ｃ間における作動気体Ｇの漏れ（熱漏れ）を有効に阻止することができ、無用なエネルギ損失を低減し、スターリングエンジン１におけるエネルギ変換効率をディスプレーサ本体部２の構造面から高めることができる。【００５４】
特に、本実施形態に係るスターリングエンジン１の場合、ディスプレーサ２ｄを回転（移動）させるに必要なエネルギは、ディスプレーサ２ｄの表面と作動気体Ｇの摩擦に伴う損失エネルギ及びディスプレーサシャフト１７の軸受部１４，１５の摩擦抵抗による損失エネルギの和に相当するエネルギのみである。これらの損失エネルギは極めて小さい点を考慮すれば、本実施形態に係るスターリングエンジン１は、加熱部３ｈの温度が比較的低い場合、或いは加熱部３ｈと冷却部３ｃの温度差が比較的小さい場合でも使用可能となり、太陽熱やバイオマス等の自然エネルギ、更には工場排熱等の廃棄エネルギを含む様々な熱源を利用できる。【００５５】
加えて、本実施形態に係るスターリングエンジン１は、前述したように、連続運転（定速制御）のみならず、間歇運転（矩形波制御）も可能である。間歇運転（矩形波制御）を行わせる場合、ディスプレーサ２ｄの外周の一部に形成された気体保持空間Ｈｇは、ディスプレーサシリンダ２ｃの加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側の間をほぼ瞬間的に移動するため、気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇは、ほぼ常時において、加熱状態又は冷却状態のいずれかにあり、作動気体Ｇの加熱冷却時間が連続運転の場合のほぼ２倍となる。このため、連続運転の場合に比べ、加熱部３ｈと冷却部３ｃから作動気体Ｇに伝達される加熱冷却量及びエンジン出力もほぼ２倍となる。しかも、通気管の長さを短くすることができ、ディスプレーサ２ｄとディスプレーサシリンダ２ｃの構造を簡素化できる利点がある（図９（ｄ），（ｅ）、図１０（ｈ））。反面、電動モータ２１及びディスプレーサ２ｄの回転・停止の繰り返しに伴う運動エネルギの損失や回転・停止の繰り返しによる電動モータ２１における電気エネルギの損失や耐久性の低下というマイナス要素がある。また、パワーピストン５ｐの位置検出手段を付設する必要があるとともに、駆動制御装置が連続運転の場合に比べて複雑になる。したがって、どちらの運転方法を採用するかは、使用目的や用途に応じて選択することができる。【００５６】
次に、本発明の変更実施形態に係る各種のスターリングエンジン１…について、図８〜図２０を参照して説明する。なお、図８（ａ）〜図１１は、ディスプレーサ本体部２の幾何学的形態を異ならせた例を示すとともに、図１２〜図１９は、追加的な機能を付加した例を示し、さらに、図２０は、リニア形のディスプレーサ２ｄｓを用いる例を示す。【００５７】
図８（ａ）に示す変更実施形態は、図１に示した実施形態（基本実施形態）に対して、補助通気路７ｓが無い点，前通路７ｆと後通路７ｒ間を非連続形成するも、前通路７ｆと後通路７ｒ間の仕切幅をできるだけ狭く形成、望ましくは、作動気体出入口６の開口幅と同程度に（又は狭く）形成する点，気体保持空間Ｈｇの径方向幅を半径と同程度に選定する点，が異なる。これらの点を除いて、図１に示した基本実施形態と同一の構成となり同様の動作を行わせることができる。この変更実施形態は補助通気路７ｓが必ずしも必要とはならないことを示しており、ディスプレーサシリンダ２ｃの構造が簡単になるとともに、気体保持空間Ｈｇの容積を図１に示した基本実施形態に比べて大きくできる利点を有している。【００５８】
図８（ｂ）に示す変更実施形態は、図１に示した基本実施形態に対して、二つの作動気体出入口６，６ｅを設け、各作動気体出入口６…に対して連通する二つの補助通気路７ｓ，７ｓｅを設けた点，気体保持空間Ｈｇを断面Ｕ形にし、ディスプレーサシャフト１７を跨いだ形状とすることにより、その容積を、図８（ａ）の形態よりも更に大きくした点，が異なる。具体的には、上側の断熱パネル１３ｕに第一の作動気体出入口６を設け、下側の断熱パネル１３ｄに第二の作動気体出入口６ｅを設けるとともに、各作動気体出入口６，６ｅをそれぞれ接続管３２，３２ｅを介してパワーシリンダ５ｃに合流接続した。この変更実施形態は、二つの作動気体出入口６，６ｅを設けたため、前通路７ｆと後通路７ｒの長さを短くできるとともに、ディスプレーサ２ｄがどの回転角度にあっても、気体保持空間Ｈｇを作動気体出入口６又は６ｅの一方又は双方を介してパワーシリンダ５ｃに接続できる。特に、各種実施形態に応じた入出力位置の最適化が可能となり、設計自由度を高めることができるとともに、作動気体出入口６…の態様を変更することによる気体保持空間Ｈｇの容積選定や断熱構造を含めた多様な実施形態を構築できる。なお、この変更実施形態のように、気体保持空間Ｈｇの容積を比較的大きくした場合は、加熱部３ｈの温度が低く、ディスプレーサ２ｄの回転が低速のスターリングエンジン１の仕様に適している。反対に、気体保持空間Ｈｇの容積を比較的小さくした場合は、加熱部３ｈの温度が高く、ディスプレーサ２ｄの回転が高速のスターリングエンジン１の仕様に適している。【００５９】
図８（ｃ）に示す変更実施形態は、図８（ｂ）と基本的な構成は同じとなるが、図８（ｂ）に対して、二つの作動気体出入口６，６ｅを設ける位置、更には、前通路７ｆ，後通路７ｒの長さ、を異ならせた例を示している。二つの作動気体出入口６，６ｅを設けるに際し、図８（ｃ）の形態では、各断熱パネル１３ｕ，１３ｄの周方向中央位置に設けたが、上述した図８（ｂ）の形態では、冷却部３ｃ寄りに設けている。このように、作動気体出入口６，６ｅを設ける位置は任意に選定可能である。また、図８（ｃ）の形態は、前通路７ｆ，後通路７ｒが図８（ｂ）の形態に比べて十分に長く設定されているため、補助通気路７ｓ，７ｓｅは不要である。【００６０】
図９（ｄ）に示す変更実施形態は、図１に示した基本実施形態に対して、前通路７ｆと後通路７ｒの長さを短くした点，が異なる。この変更実施形態では、前通路７ｆと後通路７ｒの長さが短くなり、気体保持空間Ｈｇと作動気体出入口６（パワーシリンダ５ｃ）間が遮断されるディスプレーサ２ｄの回転角度範囲が発生する。例示の場合、概ね１８０゜程度の回転角度範囲にわたって気体保持空間Ｈｇと作動気体出入口６間が遮断される。したがって、図９（ｄ）の形態では、前通路７ｆ，後通路７ｒが短いため、ディスプレーサ２ｄの外周面における加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側の間の断熱性能を高めることができる反面、連続回転動作には不向きとなり、前述したディスプレーサ２ｄを間歇回転させる使用方法が適している。一方、図９（ｅ）に示す変更実施形態は、図９（ｄ）と基本的な構成は同じとなるが、補助通気路７ｓを設けることなく、前通路７ｆと後通路７ｒを長く形成するとともに、気体保持空間Ｈｇの形状を前述した図８（ａ）の形態と同じに形成した例を示している。図９（ｅ）の形態は、図９（ｄ）と同様に気体保持空間Ｈｇと作動気体出入口６間が遮断されるディスプレーサ２ｄの回転角度範囲が発生するため、前述した間歇運転を行う場合に適している。【００６１】
図９（ｆ）に示す変更実施形態は、図８，図９（ｅ）に示した変更実施形態に対して、前通路７ｆと後通路７ｒ間を連続形成した点，が異なる。即ち、通気路７を形成するに際し、気体保持空間Ｈｇの周方向Ｆｆにおける一端側からディスプレーサ２ｄの周方向Ｆｆに沿って形成した前通路７ｆ及び気体保持空間Ｈｇの周方向Ｆｆにおける他端側からディスプレーサ２ｄの周方向Ｆｆに沿って形成した後通路７ｒを設けるとともに、前通路７ｆと後通路７ｒを相互に連通する連続通路として形成したものである。前通路７ｆと後通路７ｒを、このような連続通路とすれば、通気路７を通した少量の熱漏れが発生する反面、作動気体出入口６に対する前通路７ｆと後通路７ｒの切換が無くなり、通気路７と作動気体出入口６間を流通する作動気体Ｇの連続性及び安定性を確保できる。したがって、熱源の状況や使用目的等に応じて非連続通路又は連続通路を選定することによる多様な実施形態を構築できる。【００６２】
図１０（ｇ）に示す変更実施形態は、図８（ｂ）と基本的な構成は同じとなるが、補助通気路７ｓ，７ｓｅを設けない点，が異なる。しかし、この点を除いて、図８（ｂ）と基本的な構成は同じになるため、同様の動作を行わせることができる。一方、図１０（ｈ）は、図９（ｅ）と基本的な構成は同じとなるが、二つの作動気体出入口６，６ｅを上側の断熱パネル１３ｕ上に離間して設けた点，前通路７ｆと後通路７ｒの長さを短く形成した点，が異なる。この変更実施形態は、気体保持空間Ｈｇと作動気体出入口６，６ｅ（パワーシリンダ５ｃ）間が遮断されるディスプレーサ２ｄの回転角度範囲が発生する。したがって、ディスプレーサ２ｄの外周面２ｄｆにおける加熱部３ｈ側と冷却部３ｃ側の間の断熱性能を高めることができる反面、連続回転動作には不向きとなり、前述したディスプレーサ２ｄを間歇回転させる使用方法が適している。【００６３】
他方、図１１に示す変更実施形態は、ディスプレーサ２ｄに対する気体保持空間Ｈｇの形成方法を変更したものである。図１に示した基本実施形態では、図４に示すように、ディスプレーサ２ｄの一方の端面から他方の端面間を完全に切欠いて形成したが、図１１の形態に係るディスプレーサ２ｄは、ディスプレーサ２ｄの一方の端面側と他方の端面側の一部を切欠くことなく軸方向Ｆｓに所定の幅を有するバリア部２ｄａと２ｄｂを残したものである。即ち、図１に示した形態の気体保持空間Ｈｇは軸方向に開放した空間としたが、図１１に示す形態の気体保持空間Ｈｇは軸方向に閉塞した空間としたものである。これにより、図１１に示す形態では、気体保持空間Ｈｇの容積は小さくなるが、気体保持空間Ｈｇに保持される作動気体Ｇの端面側への漏出がバリア部２ｄａと２ｄｂにより阻止される利点がある。【００６４】
図１２に示す変更実施形態は、ディスプレーサシリンダ２ｃを構成するに際し、シリンダ本体１１の両端開口を閉塞する一対の端面板１２，１３の形状を変更した調整端面板１２ｅ，１３ｅとして構成したものであり、特に、シリンダ本体１１及びディスプレーサシャフト１７を支持する軸受部１４，１５に対して、各調整端面板１２ｅ，１３ｅをそれぞれ軸方向Ｆｓへ相対変位可能に構成するとともに、固定ネジ８ｘｎ，８ｘｎ…により各調整端面板１２ｅ，１３ｅとシリンダ本体１１を固定可能に構成し、かつ固定ネジ８ｘｍ，８ｘｍ…により各調整端面板１２ｅ，１３ｅと軸受部１４，１５を固定可能に構成したものである。【００６５】
これにより、ディスプレーサ２ｄの両端面とディスプレーサシリンダ２ｃの端部内面間の間隔Ｓｘ…を調整可能な間隔調整機構８ｘ，８ｘを構成できる。この場合、調整端面板１２ｅ側の間隔調整を行う際には、固定ネジ８ｘｎ…及び８ｘｍ…を緩め、調整端面板１２ｅを軸方向Ｆｓに変位させることにより、ディスプレーサ２ｄの一方の端面と調整端面板１２ｅの内面間の間隔Ｓｘを調整できる。また、調整後は固定ネジ８ｘｎ…及び８ｘｍ…を締めて固定すればよい。さらに、調整端面板１３ｅ側の間隔調整も調整端面板１２ｅ側と同様に行うことができる。なお、図１２に示す調整端面板１２ｅは間隔Ｓｘをほぼ０に調整した状態を示し、調整端面板１３ｅは間隔Ｓｘが比較的大きく空いている状態、即ち、調整前の状態を示している。このような間隔調整機構８ｘ…を設ければ、ディスプレーサ２ｄの両端面とディスプレーサシリンダ２ｃの端部内面（各調整端面板１２ｅ，１３ｅの内面）間の間隔Ｓｘ…を最小レベルに調整できるため、その最適化を容易に行うことができるとともに、更なる性能向上に寄与できる利点がある。【００６６】
図１３に示す変更実施形態は、ディスプレーサ本体部２に、中心軸Ｆｃが回転し、かつテーパ形状の外周面２ｄｆを有するロータリ形のディスプレーサ２ｄｅを用いるとともに、ディスプレーサシリンダ２ｃｅに対する当該ロータリ形のディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓの位置を調整可能な位置調整機構８ｙ，８ｙを設けたものである。この場合、位置調整機構８ｙ…は、例えば、図１３に示すように、ディスプレーサシャフト１７ｅを支持する軸受部１４，１５を軸方向Ｆｓへ変位可能に設けるとともに、この軸受部１４，１５を固定解除可能な固定用ボルト８ｙｎ，８ｙｎ…で固定することにより構成できる。このような位置調整機構８ｙ…を設ければ、ディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓの位置を調整し、ディスプレーサ２ｄｅの外周面とディスプレーサシリンダ２ｃｅ間の隙間（径方向の隙間）を最小レベルに調整できるため、その最適化を容易に行うことができるとともに、更なる性能向上に寄与できる。なお、ディスプレーサ２ｄｅを軸方向Ｆｓへ変位可能にしたため、補助通気路７ｓ（又は作動気体出入口６）を、軸方向Ｆｓへ幅広となる補助通気路７ｓｍとして形成した。これにより、ディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓ位置に左右されることなく、作動気体出入口６と通気路７を確実に連通させることができる。【００６７】
図１４に示す変更実施形態は、図１３の変更実施形態に対して図１２の変更実施形態を付加したものである。即ち、図１３の変更実施形態は、図１２の変更実施形態を含まない構成を示したため、軸受部１４，１５側における間隔Ｓｘ…はいずれも比較的大きく空いている状態となる。これに対して、図１４の変更実施形態では、シリンダ本体１１の軸方向Ｆｓの両端側の一部に軸方向Ｆｓに沿って平行となる部位、即ち、軸方向Ｆｓの所定幅にわたって同一径となる部位を設け、この部位を図１２の変更実施形態と同一の構成としたものである。したがって、図１４の位置調整機構８ｙ…に備える固定用ボルト８ｙｎ…は、図１２の間隔調整機構８ｘ…に備える固定用ボルト８ｘｍ…を兼ねており、間隔調整機構８ｘ…と位置調整機構８ｙ…の双方を備える形態となる。【００６８】
この場合、ディスプレーサ２ｄｅの径の大きい側の端部一部にも、軸方向Ｆｓに沿って平行となる部位、即ち、軸方向Ｆｓの所定幅にわたって同一径となる部位を設けている。このように構成することにより、ディスプレーサ本体部２の構造は若干複雑になるが、精密な加工や微細な調整をすることなく、シリンダ本体１１の径が大きい側の端部における外周面２ｄｆとディスプレーサシリンダ２ｃｅの内周面２ｃｉの接触を防止できる。このようなディスプレーサ２ｄｅの径の大きい側の端部一部に設ける同一径となる部位は必ずしも設けることを要せず、設けない形態であっても実施可能である。【００６９】
なお、図１４は、位置調整機構８ｙ…によりディスプレーサ２ｄｅの軸方向Ｆｓの位置を調整し、ディスプレーサ２ｄｅの外周面とディスプレーサシリンダ２ｃｅ間の隙間（径方向の隙間）をほぼ０（最小レベル）に調整した状態を示すとともに、間隔調整機構８ｘ…によりディスプレーサ２ｄｅの両端面とディスプレーサシリンダ２ｃｅの端部内面（各調整端面板１２ｅ，１３ｅの内面）間の間隔を調整し、ディスプレーサ２ｄｅの両端面と各調整端面板１２ｅ，１３ｅの内面間の間隔Ｓｘ…をほぼ０（最小レベル）に調整した状態を示している。【００７０】
図１５に示す変更実施形態は、図１に示した基本実施形態に対して、ディスプレーサシリンダ２ｃの加熱部３ｈ及び冷却部３ｃに対応する内周面２ｄｉｈ及び２ｄｉｃを、凹凸面により実質的な表面積が大きくなるように形成した点，ディスプレーサシリンダ２ｃの加熱部３ｈに対応する内周面２ｄｉｈに、周方向Ｆｆにおける一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより、作動気体Ｇを予備的に常時加熱する小容積の補助空間９ｈｉ及び／又は９ｈｅを設けるとともに、冷却部３ｃに対応する２ｄｉｃに、周方向Ｆｆにおける一端側及び／又は他端側を切欠形成することにより、作動気体Ｇを予備的に常時冷却する小容積の補助空間９ｃｉ及び／又は９ｃｅを設けた点，が異なる。この場合、各補助空間９ｈｉ，９ｈｅ，９ｃｉ，９ｃｅは、内周面２ｄｉｈ，２ｄｉｃの周方向Ｆｆにおける内側から外縁側へ漸次切欠が深くなるように斜めにスライスした形状に形成できる。このように、凹凸面により表面積を大きく形成した内周面２ｄｉｈ，２ｄｉｃを設ければ、加熱部３ｈ及び冷却部３ｃと作動気体Ｇ間の実質的な伝熱面積を大きくできるため、熱交換効率の向上に寄与できる利点がある。また、補助空間９ｈｉ，９ｈｅ，９ｃｉ，９ｃｅを設ければ、加熱の開始及び／又は終了、及び冷却の開始及び／又は終了における加熱及び冷却を強化できるため、熱交換効率の向上に寄与できる。【００７１】
図１６は、図１５に示した変更実施形態の変更例であり、内周面２ｄｉｈ，２ｄｉｃに凹凸面を形成するに際し、図１６（ｃ）に示すように、軸方向Ｆｓに所定間隔Ｌｓ…おきに配し、かつ図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、周方向Ｆｆに沿った複数の凹溝５１ｈｓ…，５１ｃｓ…により形成したものである。例示の場合、加熱部３ｈ側の凹溝５１ｈｓ…は、図１６（ｃ）に示すように、断面形状を矩形に形成するとともに、各凹溝５１ｈｓ…の両端には、各凹溝５１ｈｓ…の端同士を連通させる直交方向に形成した共有凹溝５１ｈａ，５１ｈｂを設けている。【００７２】
これにより、気体保持空間Ｈｇの回転方向（周方向Ｆｆ）における先端側が共有凹溝５１ｈｂに達した時点で気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇが加熱部３ｈの内面２ｄｉｈにおける各凹溝５１ｈｓ…に進入するため、凹凸面により実質的な表面積を大きくできることに加えて、加熱の開始タイミングを早めることが可能となり、熱交換効率をより高めることができる。なお、冷却部３ｃ側における凹溝５１ｃｓ…も、このような加熱部３ｈ側と同様に構成（形成）することができる。したがって、冷却部３ｃ側においても凹凸面により実質的な表面積を大きくできることに加えて、冷却の開始タイミングを早めることができるため、熱交換効率をより高めることができる。【００７３】
図１６は、溝幅が同一となる凹溝５１ｈｓ…を等間隔に形成した場合を例示したが、各凹溝５１ｈｓ…の溝幅は異なってもよいし各凹溝５１ｈｓ…の間隔も異なってもよい。他方の凹溝５１ｃｓ…も同様である。その他、図１６に示す変更例の場合であっても前述した補助空間９ｈｉ，９ｈｅ，９ｃｉ，９ｃｅを同様に設けることができる。勿論、この補助空間９ｈｉ，９ｈｅ，９ｃｉ，９ｃｅは設けてもよいし設けなくてもよい。【００７４】
また、図１７及び図１８は、図１６に示した変更例に対して、更に一部を変更した変更例を示す。図１７は、図１６に示した凹溝５１ｃｓ…（凹溝５１ｈｓ…，共有凹溝５１ｈａ，５１ｈｂ…も同じ）の一部又は全部の内面５２…を二次凹凸面として形成したものである。これにより、加熱部３ｈ…及び／又は冷却部３ｃ…と作動気体Ｇ間の実質的な伝熱面積をより大きくできるため、更なる熱交換効率の向上に寄与できる。一方、図１８は、凹溝５１ｃｓ…の断面形状の変更例を示す。図１８（ａ）は、凹溝５１ｃｓ…の断面形状を半円形に形成した例を示すとともに、図１８（ｂ）は、凹溝５１ｃｓ…の断面形状を三角形に形成した例を示す。このように、凹溝５１ｃｓ…の断面形状は、加工性（製作性）等を考慮した各種形状により形成することができる。さらに、例示の場合、内周面２ｄｉｈ，２ｄｉｃに凹凸面（凹溝５１ｈｓ…等）を直接形成した例を示したが、別途形成した部材を組込むことにより同様に構成（形状）することも可能である。【００７５】
図１９に示す変更実施形態は、図１に示した基本実施形態に対して、ディスプレーサ２ｄに、気体保持空間Ｈｇの内部を撹拌する撹拌機構１０を追加的に設けたものである。例示の撹拌機構１０は、ディスプレーサ２ｄに対して同軸上に固定した伝達歯車４１と、気体保持空間Ｈｇの内部に回転自在に配設した被伝達歯車４２と、この被伝達歯車４２に固定した複数のフィン４３…とにより構成する。これにより、ディスプレーサ２ｄが回転すれば、伝達歯車４１が回転し、この伝達歯車４１の回転により被伝達歯車４２、更にはフィン４３…が回転する。この結果、このフィン４３…の回転により気体保持空間Ｈｇ内の作動気体Ｇが撹拌されるため、更なる熱変換効率の向上に寄与できる。【００７６】
図２０に示す変更実施形態は、ディスプレーサ本体部２を構成するに際し、円柱形状に形成し、かつ軸方向Ｆｓに進退変位するリニア形のディスプレーサ２ｄｓを設けるとともに、ディスプレーサシリンダ２ｃｓの内周面に、軸方向Ｆｓに沿った通気路７を設けたものである。これにより、ディスプレーサ２ｄｓを、不図示のアクチュエータにより軸方向Ｆｓへ反復的に変位させれば、スターリングエンジン１として動作させることができる。即ち、例示の場合、ディスプレーサシリンダ２ｃｓの上端面を加熱部３ｈとして加熱するとともに、下端面を冷却部３ｃとして冷却する。そして、ディスプレーサ２ｄｓを下端側へ変位させれば、上側に生じる気体保持空間Ｈｇｓが加熱部３ｈにより加熱されるため、内部の作動気体Ｇが膨張する。この膨張した体積変化分は、前通路７ｆｓ，作動気体出入口６ｐを介してパワーシリンダ５ｃに作用し、パワーピストン５ｐを突出方向へ移動させる。他方、ディスプレーサ２ｄｓを上端側へ変位させれば、下側に生じる気体保持空間Ｈｇｓｅが冷却部３ｃにより冷却されるため、内部の作動気体Ｇが収縮する。この収縮した体積変化分は、後通路７ｒｓ，作動気体出入口６ｐを介してパワーシリンダ５ｃに作用し、パワーピストン５ｐを引込方向へ移動させる。このように、リニア形のディスプレーサ２ｄｓを用いるスターリングエンジン１であっても、本発明に従って設ける通気路７に基づく一定の作用効果を得ることができる。なお、図１〜図２０において、基本構成が同一となる部分については共通の符号を付し、その構成を明確にした。【００７７】
以上、最良実施形態（及び変更実施形態）について詳細に説明したが、本発明は、このような実施形態に限定されるものではなく、細部の構成，形状，素材，数量，手法等において、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、任意に変更，追加，削除することができる。【００７８】
例えば、図１に示した基本実施形態では、シリンダ本体１１を周方向に等分割した四つのパネル部材を組合わせて構成したが、パネル部材の分割の仕方や組合わせ方法は任意に実施できるとともに、シリンダ本体１１を一体成形する場合を排除するものではない。また、作動気体出入口６は、上側に位置する断熱パネル１３ｕの軸方向Ｆｓ及び周方向のほぼ中央位置に配した場合を例示したが、シリンダ本体１１における任意の位置を選択して配することが可能である。したがって、通気路７の位置も作動気体出入口６の位置に対応して任意の位置に設けることができる。なお、通気路７（前通路７ｆ，後通路７ｒ）は、軸方向Ｆｓにおいて一本設けたが、所定間隔おきに複数本設けて構成してもよいし、或いは前通路７ｆと後通路７ｒを、軸方向Ｆｓへ相対的にオフセットさせて配してもよい。さらに、作動気体出入口６（６ｅ，６ｐ）は、一つ設ける例と二つ設ける例を示したが、三つ以上設けてもよい。他方、凹凸面により実質的な表面積が大きくなるように形成する内周面は、２ｄｉｈ又は２ｄｉｃのいずれか一方にのみ設けてもよいし、補助空間９ｈｉ，９ｈｅ，９ｃｉ，９ｃｅは、いずれか一つ又は二以上を選択して設けてもよい。一方、間隔調整機構８ｘ…，位置調整機構８ｙ…及び撹拌機構１０は、同様の機能を発揮できるものであれば、他の各種構成により置換できる。その他、クランク機構３４を介して回転入力シャフト３３ｓを回転させるロータリ式の発電機３３を例示したが、パワーピストン５ｐの運動を直接入力可能なリニア式の発電機であってもよい。また、駆動アクチュエータ４として、電動モータ２１を用いた場合を示したが、パワーピストン５ｐに接続したクランク機構の回転出力をディスプレーサ２ｄに対して機械的伝達機構を介して直接的に伝達する構成を排除するものではない。
【産業上の利用可能性】
【００７９】
本発明に係るスターリングエンジンは、例示した発電用途をはじめ、各種の動力源として様々な用途に利用できる。特に、スターリングエンジンは、その名称に捕らわれるものではなく、原理が同一又は類似し、本発明を適用可能な各種熱機関を含む概念である。
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【国際調査報告】
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