(57)【要約】【課題】  ディスプレーサおよびピストンのセンタリングの安定化、工程の簡素化、および時間短縮化を図ることが可能なスターリングエンジンおよびその製造方法を提供する。【解決手段】  ディスプレーサ２には、内部空間１５からシリンダ摺動面１０に向けて作動媒体を噴出させるディスプレーサ噴出口１６が設けられている。ロッド３には、軸方向貫通孔３ａからピストン内摺動面１４に向けて作動媒体を噴出させるロッド噴出口１８が設けられている。センタリングの際には、ロッド３の先端部１７に挿入されたノズルから貫通孔３ａ内へガスが注入される。それにより、ロッド噴出口１８からロッド摺動面１２とピストン内摺動面１４との間の空間へガスが噴出される同時に、ディスプレーサ噴出口１６からディスプレーサ摺動面１１とシリンダ摺動面１０との間の空間へガスが噴出される。【選択図】        図３
2005264854.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリーピストン型のスターリングエンジンであって、
シリンダ内を往復運動するピストンと、
該ピストンと所定の位相差を有する状態で、前記シリンダ内を往復運動するディスプレーサと、
前記ディスプレーサに設けられ、前記ピストンの中心部に設けられた摺動孔を貫通するロッドとを備え、
前記ディスプレーサは、
その内部に設けられた内部空間と、
それぞれが前記内部空間から前記シリンダの内周面に向かって延びる複数のディスプレーサ貫通孔とを含み、
前記ロッドは、その軸方向に沿って延びるように設けられた軸方向貫通孔を有し、該軸方向貫通孔を塞ぐ閉鎖部材が設けられた、スターリングエンジン。
【請求項２】
前記閉鎖部材は、ガスが前記軸方向貫通孔から前記内部空間へ向かって流れることを許容し、前記内部空間から前記軸方向貫通孔に向かって流れることを阻止する一方向弁である、請求項１に記載のスターリングエンジン。
【請求項３】
前記ロッドは、それぞれが前記軸方向貫通孔から前記ピストンの前記摺動孔に向かって延びる複数のロッド貫通孔をさらに含む、請求項１に記載のスターリングエンジン。
【請求項４】
前記複数のディスプレーサ貫通孔および前記複数のロッド貫通孔は、前記内部空間および前記軸方向貫通孔にガスを注入したときに、それぞれから噴出されるガスの圧力ベクトルの総和がほぼゼロになるように構成されている、請求項３に記載のスターリングエンジン。
【請求項５】
請求項１に記載のスターリングエンジンの製造方法であって、
前記軸方向貫通孔を介して前記内部空間にガスを注入し、前記ディスプレーサ貫通孔から前記シリンダの内周面に向かってガスを噴出させることにより、前記ディスプレーサのセンタリングを行なう、スターリンングエンジンの製造方法。
【請求項６】
請求項３に記載のスタリングエンジンの製造方法であって、
前記軸方向貫通孔を介して前記内部空間にガスを注入し、前記ロッド貫通孔から前記ピストンの前記摺動孔に向かってガスを噴出させることにより、前記ピストンのセンタリングを行なう、スターリングエンジンの製造方法。
【請求項７】
前記内部空間および前記軸方向貫通孔にガスを注入し、前記ディスプレーサおよび前記ピストンのセンタリングを同時に行なう、請求項６に記載のスターリングエンジンの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリングエンジンのピストンおよびディスプレーサのセンタリングに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
図２０は、従来のスターリングエンジンの一構成例を示す断面図である。図２０に示すように、従来のスターリングエンジンは、シリンダ４の内側に、ピストン５とディスプレーサ２とが嵌め込まれている。ピストン５とディスプレーサ２とは、シリンダ４内において、所定の位相差を有する状態で、共通の駆動軸Ｘに沿って往復運動するように設けられている。
【０００３】
ディスプレーサ２にはロッド３が取り付けられている。ロッド３は、ピストン５の駆動軸Ｘを含むように延びる貫通孔内に挿入されている。スターリングエンジンの運転時には、ピストン５およびディスプレーサ２はシリンダ４の内周面に沿って往復運動する。シリンダ４は、圧力容器１に固定されることによって、圧力容器１に支持されている。ディスプレーサ２は、ロッド３を介してディスプレーサスプリング７によって弾性的に支持されている。ピストン５はピストンスプリング６によって弾性的に支持されている。
【０００４】
また、圧力容器１とシリンダ４とにより形成される空間は、ピストン５によって２つの空間に分割されている。２つの空間のうちの１つは、ピストン５のディスプレーサ２側に位置する作動空間（圧縮空間および膨張空間）８であり、２つの空間のうち他方の空間は、ピストン５のディスプレーサ２とは反対側に位置する背面空間９である。この２つの空間には、高圧のヘリウムガス等の作動媒体が充満されている。
【０００５】
ディスプレーサ２の先端側の作動空間（膨張空間）８とディスプレーサ２のピストン５側の作動空間（圧縮空間）８とはヘリウム等の作動媒体が流通する媒体流通路３０を介して連通している。媒体流通路３０内には、作動媒体の熱を蓄積するとともに蓄積した熱を作動媒体に供給する再生器４０が設けられている。
【０００６】
ピストン５は、背面空間９に形成されたリニアモータ７０の駆動によって、ピストン駆動体６０とともに、所定の周期でシリンダ摺動面１０内において往復運動を行なう。ディスプレーサ２は、作動空間８において圧縮または膨張される作動媒体の圧力の変化にしたがって往復運動する。
【０００７】
摺動部品であるピストン５およびディスプレーサ２が滑らかに往復運動するために、ピストン外摺動面１３とシリンダ摺動面１０との間、ディスプレーサ摺動面１１とシリンダ摺動面１０の間、および、ロッド摺動面１２とピストン内摺動面１４との間に、微小な隙間が形成されるように、各部品の寸法が設計されている。
【０００８】
しかしながら、実際には、各部品ごとの寸法のバラツキおよび組立ての際に生じる各部品同士の間の位置ズレ等によって、ピストン５および／またはディスプレーサ２のセンタ位置（ピストンおよび／またはディスプレーサの外円の中心位置）がシリンダ４のセンタ位置（シリンダの内円の中心位置）から大きくずれて取り付けられることがある。それにより、ピストン５および／またはディスプレーサ２とシリンダ４とが接触することがある。また、ピストン５とロッド３とが接触することがある。
【０００９】
このため、スターリングエンジンの運転時にディスプレーサ２とシリンダ４との間、ピストン５とシリンダ４との間、およびロッド３とピストン５と間において、摩擦またはこすれが生じてしまう。その結果、各部品が損傷したり、磨耗粉が発生したりする。したがって、スターリングエンジンの性能および信頼性に大きな悪影響が及ぼされるという不都合が発生する。
【００１０】
この不都合の発生を防止するために、スターリングエンジンの組立て工程において、前述の各摺動部のそれぞれにおける各部品同士の接触を防止する目的で、ピストン５およびディスプレーサ２のセンタリングを行なう工程が必要不可欠となる。
【特許文献１】特開２００３−１９４４２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
スターリングエンジンに用いられるピストンのセンタリング方法の一つとして、ピストン５をシリンダ４内に挿入した後で、リニアモータ７０に一定の電圧を印加することによってピストン５を振動させるとともに、ピストン５が低い入力電圧で最も大きく振動する位置を探し出し、その位置においてピストン５をマグネットホルダ８０を介してピストンスプリング６に固定する方法が存在する。
【００１２】
また、他の方法として、ピストン５内の空間に外部から注入されたガスをピストン５の周面の四つの位置に設けられた噴出口から噴出させることにより、センタリングを行なう方法（特開２００３−１９４４２９号公報）が存在する。しかしながら、これらの方法ではピストン５のセンタリングのみしかできない。
【００１３】
つまり、ディスプレーサ２をセンタリングする方法に関しては、現時点では特に有効な手段はない。したがって、ディスプレーサ２をシリンダ４内に挿入した後に、ディスプレーサ２をある程度上下に動かすことによって、ディスプレーサ２とシリンダ４との間のこすれまたは接触が無いことを作業員が確認してから、ディスプレーサ２のシリンダに対する相対的な位置の固定を行なう方法が採用されている。
【００１４】
しかしながら、この方法は、作業員の手作業によって行なわれるため、作業員ごとに、ディスプレーサ２とシリンダ４との相対的な位置関係が異なってしまう。その結果、ディスプレーサ２のセンタリングが正確に行なわれず、スターリングエンジンの性能に悪影響を及ぼすおそれがある。
【００１５】
また、ディスプレーサ２のセンタリングが正確でない場合には、スターリングエンジンの運転時において、ディスプレーサ２とシリンダ４との摩擦またはこすれ等によりディスプレーサ２の振幅が小さくなるため、スターリングエンジンの性能が低下する。このように、ディスプレーサ２とシリンダ４との相対的な位置関係は、スターリングエンジンの性能または品質は大きく関与するため、ディスプレーサ２のシリンダ４に対する相対的な位置決め、すなわちセンタリングを正確に行なうことは、スターリングエンジンの性能を向上させるためには不可欠である。
【００１６】
さらに、スターリングエンジンの大量生産、コストダウンおよび高品質化を実現するためには、ディスプレーサ２のセンタリングの方法を簡素化する必要がある。
【００１７】
本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディスプレーサについて、センタリングの精度の高め、センタリングの方法を簡素化し、かつセンタリング工程に要する時間を短縮することが可能なスターリングエンジンおよびその製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明のスターリングエンジンは、フリーピストン型のスターリングエンジンであって、シリンダ内を往復運動するピストンと、ピストンと所定の位相差を有する状態で、シリンダ内を往復運動するディスプレーサと、ディスプレイーサに設けられ、ピストンの中心部に設けられた摺動孔を貫通するロッドとを備えている。ディスプレイーサは、その内部に設けられた内部空間と、それぞれが内部空間からシリンダの内周面に向かって延びる複数のディスプレーサ貫通孔とを含んでいる。ロッドは、その軸方向に沿って延びるように設けられた軸方向貫通孔を有し、軸方向貫通孔を塞ぐ閉鎖部材が設けられている。
【００１９】
上記の構成によれば、後述するように、軸方向貫通孔からガスを注入することによって、ディスプレーサ貫通孔を介して内部空間からシリンダの内周面に向かってガスを噴出させ、それにより、ディスプレーサのセンタリングを行なうことができる。
【００２０】
閉鎖部材は、ガスが軸方向貫通孔から内部空間へ向かって流れることを許容し、内部空間から軸方向貫通孔に向かって流れることを阻止する一方向弁であってもよい。これによれば、一方向弁によって、ガスが内部空間から貫通孔へ逆流することを防止することができる。
【００２１】
ロッドは、それぞれが軸方向貫通孔からピストンの摺動孔に向かって延びる複数のロッド貫通孔をさらに含んでいることが望ましい。これによれば、軸方向貫通孔からガスを注入することによって、ロッド貫通孔を介して軸方向貫通孔からピストンの内周面に向かってガスを噴出させ、それにより、ピストンのセンタリングを行なうことが可能になる。
【００２２】
複数のディスプレーサ貫通孔および複数のロッド貫通孔は、内部空間および軸方向貫通孔にガスを注入したときに、それぞれから噴出されるガスの圧力ベクトルの総和がほぼゼロになるように構成されていることが望ましい。この製法によれば、ディスプレーサおよびピストンのセンタリングを正確に行なうことができる。
【００２３】
前述のスターリングエンジンの製造方法においては、軸方向貫通孔を介して内部空間にガスを注入し、ディスプレーサ貫通孔からシリンダの内周面に向かってガスを噴出させることにより、ディスプレーサのセンタリングが行なわれる。これによれば、ディスプレーサのセンタリングを容易に行なうことができる。
【００２４】
また、前述のスターリングエンジンの製造方法において、軸方向貫通孔を介して内部空間にガスを注入し、ロッド貫通孔からピストンの摺動孔に向かってガスを噴出させることにより、ピストンのセンタリングが行なわれてもよい。これによれば、ピストンのセンタリングを容易に行なうことができる。
【００２５】
さらに、前述のスターリングエンジンの製造方法においては、内部空間および軸方向貫通孔にガスを注入し、ディスプレーサおよびピストンのセンタリングを同時に行なってもよい。これによれば、スターリングエンジンの製造工程を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、図１〜図２０を用いて、本実施の形態のスターリングエンジンおよびその製造方法を説明する。本実施の形態のスターリングエンジンの基本構造は、図２０に示すスターリングエンジンの構造と同様である。したがって、本実施の形態のスターリングエンジンの構造および機能については、図２０に示すスターリングエンジンの構造および機能と異なる部分のみの説明がなされる。
【００２７】
まず、図１〜図５を用いて、ディスプレーサ２、ロッド３、シリンダ４、およびピストン５を説明する。
【００２８】
図１〜図４に示すように、本実施の形態のディスプレーサ２は、ディスプレーサ２およびピストン５の往復運動により作動空間（圧縮空間）８において圧縮された作動媒体をディスプレーサ２内部に導く通気孔５０を備えている。また、ディスプレーサ２は、その内部に、通気孔５０に連通し、作動媒体を蓄える内部空間１５を備えている。通気孔５０の近傍には、作動空間（圧縮空間）８から内部空間１５へ向かって作動媒体が流れることを許容するが、内部空間１５から作動空間（圧縮空間）８へ向かって作動媒体が流れることを阻止する一方向弁（逆止弁）５１が設けられている。さらに、ディスプレーサ２は、内部空間１５とディスプレーサ摺動面１１とシリンダ摺動面１０との間の空間とを連通させるディスプレーサ貫通孔１６を備えている。したがって、スターリングエンジンの運転中においては、一方向弁５１が開き、作動空間（圧縮空間）８内の作動媒体が、連通孔５０、内部空間１５およびディスプレーサ貫通孔１６を介してシリンダ４の内周面に向かって噴出され、ディスプレーサ２とシリンダ４との間でガスベアリングが形成される。
【００２９】
ディスプレーサ貫通孔１６は、４つ設けられている。ディスプレーサ貫通孔１６は、内部空間１５内のガスをシリンダ摺動面１０に向かって噴出させることが可能である。４つのディスプレーサ貫通孔１６は、互いに同一の形状および同一の大きさであり、円周上において互いに９０°ずつ隔てて設けられている。したがって、４つのディスプレーサ貫通孔１６から噴出されるガスがシリンダ摺動面１０に加える圧力のベクトルの総和はほぼゼロになる。
【００３０】
図１〜図３および図５に示すように、本実施の形態のロッド３は、外部から内部空間１５へガスを注入するために、その先端部１７から内部空間１５までロッド３の内部をロッド３が延びる方向に沿って貫通する軸方向貫通孔３ａが設けられている。ロッド３の周辺には、ディスプレーサ貫通孔１６と同様に、ロッド３内部の作動媒体をピストン内摺動面１４に対して噴出させるためのロッド貫通孔１８が設けられている。スターリングエンジンの運転中においては、作動空間（圧縮空間）８内の作動媒体が、連通孔５０、内部空間１５、および軸方向貫通孔３ａを介して、ロッド貫通孔１８から噴出され、それによって、ロッド３とピストン５との間でガスベアリングが形成される。
【００３１】
ロッド貫通孔１８は、４つ設けられている。４つのロッド貫通孔１８は、互いに同一の形状および同一の大きさであり、円周上において互いに９０°ずつ隔てて設けられている。したがって、４つのロッド貫通孔１８から噴出されるガスがピストン内摺動面１４に加える圧力のベクトルの総和はほぼゼロになる。
【００３２】
つまり、本実施の形態のスターリングエンジンは、その製造過程において、４つのディスプレーサ貫通孔１６のそれぞれからシリンダ摺動面１０に向かって同一流量のガスを噴出させることができるとともに、４つのロッド貫通孔１８のそれぞれからピストン内摺動面１４に向かって同一流量のガスを噴出させることができる。
【００３３】
次に、実施の形態のディスプレーサ２およびピストン５のセンタリング方法を、図６〜図１２を用いて説明する。なお、ディスプレーサ２およびピストン５のセンタリングとは、シリンダ４が構成する円筒形状の中心軸（Ｘ軸）とディスプレーサ２およびピストン５が構成する円柱形状の中心軸とをほぼ一致させることである。
【００３４】
まず、図６に示すように、ディスプレーサ２を圧力容器１内に固定されたシリンダ４内に挿入する。次に、図７に示すように、マグネットホルダ８０が設置されたピストン５をシリンダ４内に挿入する。この時点においては、ディスプレーサ２は、ディスプレーサスプリング７に固定されていないとともに、ピストン５は、ピストンスプリング６に固定されていない。そのため、ピストン５とディスプレーサ２とは、シリンダ４内において、シリンダ４の内円のいずれの径方向にも、すなわち、前後左右のいずれにも位置を微小移動させることが可能である。なお、図７の状態においては、ピストン５の固定手段としてのピストンボルト２２は、仮締めの状態である。
【００３５】
次に、図１３および図１４に示すように、ガスを注入させるためのノズル１９をロッド３の先端部１７に挿入する。なお、図１３は、ノズル１９が軸方向貫通孔３ａの先端部１７に挿入される前の状態を示す図であり、図１４は、ノズル１９が軸方向貫通孔３ａの先端部１７に挿入された後の状態を示す図である。それにより、図８に示すような構造が得られる。その後、外部からノズル１９および先端部１７を通して、一定の圧力の矢印２０で示すガスをロッド３の軸方向貫通孔３ａ内に注入する。
【００３６】
このとき、矢印２０で示すガスは、図３および図５に示すように、先端部１７およびロッド３の軸方向貫通孔３ａを通った後、４つのロッド貫通孔１８のそれぞれから一直線にピストン内摺動面１４に向かってガスが噴出される。また、同時に、図３および図４に示すように、ガスは、内部空間１５を通った後、４つのディスプレーサ貫通孔１６のそれぞれから一直線にシリンダ摺動面１０に向かって噴出される。
【００３７】
ディスプレーサ貫通孔１６から噴出されたガスによって、ディスプレーサ貫通孔１６に対向する部分のシリンダ摺動面１０に圧力がかかる。ディスプレーサ貫通孔１６からシリンダ摺動面１０までの距離が小さいほどシリンダ摺動面１０にかかるガスの圧力が大きくなり、ディスプレーサ貫通孔１６からシリンダ摺動面１０までの距離が大きいほどシリンダ摺動面１０にかかるガスの圧力が小さくなる。
【００３８】
ディスプレーサ２の駆動中心軸の位置が、シリンダ４の駆動中心軸（図２０のＸ）の位置からずれていることによって、シリンダ摺動面１０とディスプレーサ摺動面１１とが接触する部分が存在する場合には、シリンダ摺動面１０にかかるガスの圧力はディスプレーサ貫通孔１６からの距離に反比例するため、シリンダ摺動面１０のディスプレーサ２と接触している部分は、他の摺動面と比べて、ガスにより大きな圧力がかかる。
【００３９】
ディスプレーサ２は、ディスプレーサスプリング７に固定されていないため、前述のガスの圧力によって、ガスの圧力の方向とは反対側に微小移動する。つまり、４つのディスプレーサ貫通孔１６から噴出されるガスがシリンダ４の内周面に加える圧力のバランスをとるために、シリンダ摺動面１０と４つのディスプレーサ貫通孔１６のそれぞれとの間の距離は、ディスプレーサ２が微小移動することによって、ほぼ同一になる。その結果、シリンダ摺動面１０とディスプレーサ摺動面１１の間に一定幅の円筒の微小隙間が形成される。このとき、ロッド貫通孔１８から噴出されるガスによって、ピストン５はディスプレーサ２の移動に追随して一旦センタリングされる。
【００４０】
次に、図９に示すように、ディスプレーサ固定手段としてのディスプレーサボルト２１をロッド３の先端部１７に締め付けることによって、ガスが内部空間１５および軸方向貫通孔３ａ内に注入された状態で、ロッド３とディスプレーサスプリング７とが固定される。それにより、ディスプレーサ２のセンタリングが完了する。このとき、ピストン５は、ロッド３に固定されていないため、図８に示すようなピストン５がシリンダ４に対してセンタリングされた状態が、再度、図９に示すようなピストン５がシリンダ４に接触している状態に変化していることも考えられる。
【００４１】
さらに、図１０に示すように、矢印２０で示すように、ロッド３の先端部１７の軸方向貫通孔３ａにガスを再度注入すると、図３に示すように、ロッド貫通孔１８から一直線にピストン内摺動面１４に向かってガスが噴出される。このとき、ロッド３は、ディスプレーサ２がディスプレーサスプリング７に固定されているので、そのシリンダ４に対する相対的な位置が移動することはない。そのため、ピストンスプリング６に固定されていないピストン５が、ロッド摺動面１２とピストン内摺動面１４との間の間隔を一定にするように微小移動を行なう。すなわち、ピストン５とロッド３との間に、一定幅の厚さを有する円筒状の空間が形成される。
【００４２】
言い換えれば、ロッド３はその位置が既にセンタ位置に固定されているため、ロッド３に対して相対的にピストン５がセンタ位置に移動することになる。この状態で、仮締め状態のピストンボルト２２を強く締め付けることによって、ピストン５とピストンスプリング６とを固定する。その結果、ピストン５は、シリンダ４に対してセンタリングされた状タで、その位置が固定される。それにより、図１１に示すように、ピストン５のセンタリングが完了する。
【００４３】
その後、ノズル１９を先端部１７から取り外す。ただし、先端部１７をそのままの状態で放置すると、スターリングエンジンを運転したときに、作動媒体が内部空間１５からロッド３内の軸方向貫通孔３ａを通って、先端部１７から前述の背面空間９に向かって流れる。それにより、ピストン５の往復運動の振幅中心の位置は、圧力が低下した作動空間８側へ移動する。このように、作動空間８内の作動媒体の圧力が低下すれば、スターリングエンジンの運転効率が低下する。
【００４４】
また、ピストン５の振幅中心位置が初期設定位置からずれることにより、スターリングエンジンの運転中にピストン５とディスプレーサ２とが衝突するなどの問題が生じる。そのため、ピストン５およびディスプレーサ２のセンタリングが終了した後に、軸方向貫通孔３ａの先端部１７を何らかの閉塞部材で塞ぐことによって、作動空間８内の作動媒体が背面空間９内へ流れないようにする必要がある。
【００４５】
そこで、ノズル１９を取り外した後、図１２、図１５および図１６に示すように、先端部１７と同じ径の突起物が形成されたロッドボルト２３を先端部１７に挿入する。その後、接着剤等で先端部１７とロッドボルト２３とを固定する。なお、図１５は、貫通孔３ａの先端部１７を塞ぐためのロッドボルト２３が貫通孔３ａに挿入される前の状態を示す図であり、図１６は、貫通孔３ａの先端部１７を塞ぐためのロッドボルト２３が貫通孔３ａに挿入された後の状態を示す図である。これによれば、貫通孔３ａは、ロッドボルト２３によって閉塞されるため、スターリングエンジンの運転中に内部空間１５内の作動媒体が貫通孔３ａを逆流することが防止される。
【００４６】
次に、図１７〜図１９を用いて、内部空間１５および軸方向貫通孔３ａ内の作動媒体の逆流を防止する一方向弁すなわち逆止弁について説明する。
【００４７】
図１７に示すように、前述のディスプレーサ２の内部空間１５のロッド３側に一方向弁２４を取り付ける。一方向弁２４は、管路において、ある方向に流れるガスを通すが、ある方向とは逆の方向に流れるガスを通さない弁である。
【００４８】
このディスプレーサ２の構造において、前述の図６〜図１２に示す方法を用いてピストン５のセンタリングを行なう。図１〜図５に示す構造においては、スターリングエンジンの駆動に内部空間１５から先端部１７へ作動媒体が逆流することによって先端部１７から作動媒体が漏れることを防止するために、図１６に示すように、ロッドボルト２３によって先端部１７を塞ぐ必要がある。
【００４９】
しかしながら、図１７〜図１９に示すような構造であれば、ディスプレーサ２の内部に一方向弁２４が取り付けられているため、センタリングを行なうときに、ガスを先端部１７から内部空間１５へ流すことが可能であるとともに、スターリングエンジンが運転されているときに、作動媒体が内部空間１５から先端部１７へ逆流することを防止することができる。なお、図１８は、一方向弁２４が開いている状態を示す図であり、図１９は、一方向弁２４が閉じている状態を示す図である。
【００５０】
したがって、図１７〜図１９に示す構造によれば、先端部１７の軸方向貫通孔３ａを閉塞部材を用いて塞がなくても、図１１に示す構造が形成されたときに、ノズル１９を先端部１７から取り外すだけで、ピストン５およびディスプレーサ２のセンタリングを終了することができる。
【００５１】
以上で本実施の形態のディスプレーサ２およびピストン５のセンタリングは終了する。その後、残りの部品が組み立てられ、作動媒体が圧力容器１内に充満されることによって、スターリングエンジンが完成する。
【００５２】
前述のスターリングエンジンおよびその製造方法によれば、ディスプレーサ２およびピストン５のそれぞれのセンタリングをほぼ同時にかつ容易に行なうことが可能になる。また、センタリング作業における人為的なセンタリング誤差が低減されるとともに、確実かつ短時間でセンタリングを行なうことができる。その結果、効率が高くかつ信頼性が高いスターリングエンジンを製造することができる。
【００５３】
なお、本実施の形態においては、軸方向貫通孔３ａの先端部１７からガスを内部空間１５に注入する手法が一例として示されたが、内部空間１５内へガスを導入する経路は、軸方向貫通孔３ａに限定されない。ディスプレーサ貫通孔１６からガスが噴出されるように構成されているのであれば、シリンダ４内にピストン５およびディスプレーサ２が挿入された状態でガスを内部空間１５内に導入するためのガスの供給経路は、軸方向貫通孔３ａ以外のいかなるものであっても、ディスプレーサのセンタリングという目的を達成することは可能である。
【００５４】
また、本実施の形態では、作動媒体（冷媒ガス）として用いるヘリウム（不活性ガスの一例）以外のガスを用いてセンタリングを行なっているが、このガスの代わりに作動媒体を用いれば、センタリングのためのガスを吸い出す手間を省くことができる。ただし、ロッド３等に一方向弁が設けられている場合には、内部空間１５内のガスを吸い出すことが困難であるため、作動媒体を用いてセンタリングすることが望ましい。
【００５５】
また、閉塞部材としてロックボルトを用いているが、他の閉塞部材として先端部１７の軸方向貫通孔３ａを接着材を用いて塞いでもよい。
【００５６】
なお、スターリングエンジンの運転中においては、すなわち、ピストン５およびディスプレーサ２が往復運動しているときには、前述したロッド貫通孔１８から作動媒体が噴出され、作動媒体がロッド３とピストン５との間でガスベアリングとして機能するとともに、前述したディスプレーサ貫通孔１６から作動媒体が噴出され、その作動媒体がシリンダ４とディスプレーサ２との間でガスベアリングとして機能する。したがって、本実施の形態のスターリングエンジンの製造方法によれば、ガスベアリングのための貫通孔を有効に利用して、ディスプレーサおよびピストンのセンタリングを行なうことができる。
【００５７】
また、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】実施の形態のディスプレーサおよびロッドの縦断面の模式図である。
【図２】実施の形態のディスプレーサおよびロッドの斜視図である。
【図３】実施の形態のディスプレーサ、ロッド、ピストン、およびシリンダの縦断面の模式図であって、ガスの流れを示す図である。
【図４】実施の形態のディスプレーサおよびシリンダの横断面の模式図である。
【図５】実施の形態のロッドおよびピストンの横断面図である。
【図６】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第１図である。
【図７】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第２図である。
【図８】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第３図である。
【図９】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第４図である。
【図１０】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第５図である。
【図１１】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第６図である。
【図１２】実施の形態のディスプレーサおよびピストンのセンタリング方法を説明するための第７図である。
【図１３】貫通孔の先端部にノズルが挿入される前の状態を示す図である。
【図１４】貫通孔の先端部にノズルが挿入された後の状態を示す図である。
【図１５】貫通孔の先端部を塞ぐためのロッドボルトが貫通孔に挿入される前の状態を示す図である。
【図１６】貫通孔の先端部を塞ぐためのロッドボルトが貫通孔に挿入された後の状態を示す図である。
【図１７】実施の形態の逆止弁を説明するための図である。
【図１８】図１７の部分拡大図であり、逆止弁が開いている状態を示す図である。
【図１９】図１７の部分拡大図であり、逆止弁が閉じている状態を示す図である。
【図２０】実施の形態のスターリングエンジンの基本構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００５９】
１  圧力容器、２  ディスプレーサ、３  ロッド、３ａ  軸方向貫通孔、４  シリンダ、５  ピストン、  ６  ピストンスプリング、７  ディスプレーサスプリング、８  作動空間、９  背面空間、１０  シリンダ摺動面、１１  ディスプレーサ摺動面、１２  ロッド摺動面、１３  ピストン外摺動面、１４  ピストン内摺動面、１５  内部空間、１６  ディスプレーサ貫通孔、１７  先端部、１８  ロッド貫通孔、１９  ノズル、２０  矢印、２１  ディスプレーサボルト、２２  ピストンボルト、２３  ロッドボルト、２４  一方向弁。
【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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