(57)【要約】  【課題】  ピストン及び／又はディスプレーサにガスベアリング用のガスを取り込むための逆止弁を設けるスターリング機関において、逆止弁の機能がごみによって損なわれることのないようにする。  【解決手段】  ピストン１２とディスプレーサ１３とは互いに位相差を有して往復運動し、圧縮空間４５と膨張空間４６の間で作動ガスを移動させる。ピストン１２及びディスプレーサ１３のそれぞれの端面には圧縮空間４５からガスベアリング用の作動ガスを取り込むための逆止弁９０が設けられている。逆止弁９０の弁体９３は周囲をごみ防除用の壁１００で囲まれており、ごみが弁体９３に引っかかって弁体９３の完全な閉塞を妨げるということがない。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
動力源によって往復運動せしめられるピストンと、このピストンに対して所定の位相差をもって往復運動するディスプレーサとを備え、これらピストン及び／又はディスプレーサはガスベアリングでシリンダ内に支持されるものであり、これらピストン及び／又はディスプレーサにはガスベアリング用の作動ガスを取り込むための逆止弁が設けられているスターリング機関において、
前記逆止弁の弁体の周囲をごみ防除用の壁で囲むことを特徴とするスターリング機関。
【請求項２】
前記ピストン及び／又はディスプレーサの側壁に形成した貫通孔に前記逆止弁を埋設し、貫通孔の内面をごみ防除用の壁として用いることを特徴とする請求項１に記載のスターリング機関。
【請求項３】
前記ピストン及び／又はディスプレーサの内面に前記逆止弁を突き出させ、この逆止弁を囲む形でピストン及び／又はディスプレーサの内面にごみ防除用の壁を形成することを特徴とする請求項１に記載のスターリング機関。
【請求項４】
ピストン及び／又はディスプレーサと別部品であるカバーをもって前記壁を構成することを特徴とする請求項３に記載のスターリング機関。
【請求項５】
前記カバーの通気孔に第２の逆止弁を設けることを特徴とする請求項４に記載のスターリング機関。
【請求項６】
前記壁により囲まれる空間の開口部をごみ防除用のフィルタで閉ざすことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のスターリング機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はスターリング機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
スターリング機関は、フロンでなくヘリウム、水素、窒素などを作動ガスとして用いるので、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。特許文献１にスターリング機関の例を見ることができる。
【０００３】
スターリング機関は、ピストン及びディスプレーサを高速で往復運動させるため、ピストン及びディスプレーサをガスベアリングでシリンダの内壁から浮かせて支持する仕組みとすることが多い。ガスベアリングで使用するガスはピストンとディスプレーサの間の圧縮空間からピストンの内部あるいはディスプレーサの内部に取り込む。取り込んだガスが圧縮空間の方に逆戻りしないよう、取り込み箇所には逆止弁が設けられている。特許文献１に記載された装置は正にこの構造を備える。
【特許文献１】特開２００２−３４９３４７号公報（第５−８頁、図１−１５）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スターリング機関の内部には様々な原因で発生したごみが存在する。ごみは、例えば部品同士をはめ合わせて組み立てるとき、あるいはスターリング機関の運転時、一方又は双方の部品の表面が削られて削りくずとなるなどして発生する。ごみは作動ガスの流動に伴って機関内部を浮遊するが、それが逆止弁の弁体に付着すると、逆止弁の機能が損なわれてしまう。つまり弁体が完全には閉じなくなってガス漏れが生じ、ピストンやディスプレーサの内圧が下がる。これによりガスベアリングも機能しなくなり、ピストン及び／又はディスプレーサがシリンダに接触して摩耗したり破損したりするという問題を引き起こす。また、当然のことながらガス流動ロスによる性能低下が生じる。
【０００５】
本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、ピストン及び／又はディスプレーサにガスベアリング用のガスを取り込むための逆止弁を設けるスターリング機関において、逆止弁の機能がごみによって損なわれることのないようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明では、スターリング機関を次のように構成する。
【０００７】
（１）動力源によって往復運動せしめられるピストンと、このピストンに対して所定の位相差をもって往復運動するディスプレーサとを備え、これらピストン及び／又はディスプレーサはガスベアリングでシリンダ内に支持されるものであり、これらピストン及び／又はディスプレーサにはガスベアリング用の作動ガスを取り込むための逆止弁が設けられているスターリング機関において、前記逆止弁の弁体の周囲をごみ防除用の壁で囲むものとする。
【０００８】
（２）前記のように構成されたスターリング機関において、前記ピストン及び／又はディスプレーサの側壁に形成した貫通孔に前記逆止弁を埋設し、貫通孔の内面をごみ防除用の壁として用いる。
【０００９】
（３）前記のように構成されたスターリング機関において、前記ピストン及び／又はディスプレーサの内面に前記逆止弁を突き出させ、この逆止弁を囲む形でピストン及び／又はディスプレーサの内面にごみ防除用の壁を形成する。
【００１０】
（４）前記のように構成されたスターリング機関において、ピストン及び／又はディスプレーサと別部品であるカバーをもって前記壁を構成する。
【００１１】
（５）前記のように構成されたスターリング機関において、前記カバーの通気孔に第２の逆止弁を設ける。
【００１２】
（６）前記のように構成されたスターリング機関において、前記壁により囲まれる空間の開口部をごみ防除用のフィルタで閉ざす。
【発明の効果】
【００１３】
（１）本発明の構成では、ピストン及び／又はディスプレーサに設けた逆止弁の弁体の周囲をごみ防除用の壁で囲むから、ごみが弁体に引っかかって弁体の完全な閉塞を妨げる現象が低減する。このため、逆止弁から流入した作動ガスは圧縮空間の方に逆流することなく全量ガスベアリングに流れ、ガスベアリングは完全に機能する。
【００１４】
（２）ピストン及び／又はディスプレーサの側壁に形成した貫通孔に逆止弁を埋設し、貫通孔の内面をごみ防除用の壁として用いるから、構成が簡素化する。
【００１５】
（３）ピストン及び／又はディスプレーサの内面に逆止弁を突き出させ、この逆止弁を囲む形でピストン及び／又はディスプレーサの内面にごみ防除用の壁を形成するから、ピストン及び／又はディスプレーサに入り込んだごみから逆止弁を保護することができる。
【００１６】
（４）ピストン及び／又はディスプレーサと別部品であるカバーをもって壁を構成するから、壁の形成が容易である。
【００１７】
（５）カバーの通気孔に第２の逆止弁を設けるから、逆止弁の作用を一層確実なものとすることができる。
【００１８】
（６）壁により囲まれる空間の開口部をごみ防除用のフィルタで閉ざすから、逆止弁の弁体へのごみの接近は一層阻止され、逆止弁を機能不全に陥らせることがない。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明が適用されるべきスターリング機関の構造を図１、２に基づき説明する。図１はスターリング機関の断面図、図２は図１の要部拡大図である。
【００２０】
スターリング機関１の組立の中心となるのはシリンダ１０、１１である。シリンダ１０、１１の軸線は同一直線上に並ぶ。シリンダ１０にはピストン１２が挿入され、シリンダ１１にはディスプレーサ１３が挿入される。ピストン１２及びディスプレーサ１３は、スターリング機関１の運転中、後述するガスベアリングによりシリンダ１０、１１の内壁に接触することなく往復運動する。なおピストン１２とディスプレーサ１３は所定の位相差を備えて動く。
【００２１】
ピストン１２の一方の端にはカップ状のマグネットホルダ１４が固定される。ディスプレーサ１３の一方の端からはディスプレーサ軸１５が突出する。ディスプレーサ軸１５はピストン１２及びマグネットホルダ１４を軸線方向に自由にスライドできるように貫通する。
【００２２】
シリンダ１０はピストン１２の動作領域にあたる部分の外側にリニアモータ２０を保持する。リニアモータ２０は、コイル２１を備えた外側ヨーク２２と、シリンダ１０の外周面に接するように設けられた内側ヨーク２３と、外側ヨーク２２と内側ヨーク２３の間の環状空間に挿入されたリング状のマグネット２４と、外側ヨーク２２を囲む管体２５と、外側ヨーク２２、内側ヨーク２３、及び管体２５を所定の位置関係に保持する合成樹脂製エンドブラケット２６、２７とを備える。マグネット２４はマグネットホルダ１４に固定されている。
【００２３】
マグネットホルダ１４のハブの部分にはスプリング３０の中心部が固定される。ディスプレーサ軸１５にはスプリング３１の中心部が固定される。スプリング３０、３１の外周部はエンドブラケット２７に固定される。スプリング３０、３１の外周部同士の間にはスペーサ３２が配置されており、これによりスプリング３０、３１は一定の距離を保つ。スプリング３０、３１は円板形の素材にスパイラル状の切り込みを入れたものであり、ディスプレーサ１３をピストン１２に対し所定の位相差（一般的には約９０゜の位相差）をもたせて共振させる役割を果たす。
【００２４】
シリンダ１１のうち、ディスプレーサ１３の動作領域にあたる部分の外側には伝熱ヘッド４０、４１が配置される。伝熱ヘッド４０はリング状、伝熱ヘッド４１はキャップ状であって、いずれも銅や銅合金など熱伝導の良い金属からなる。伝熱ヘッド４０、４１は各々リング状の内部熱交換器４２、４３を介在させた形でシリンダ１１の外側に支持される。内部熱交換器４２、４３はそれぞれ通気性を有し、内部を通り抜ける作動ガスの熱を伝熱ヘッド４０、４１に伝える。伝熱ヘッド４０にはシリンダ１０及び圧力容器５０が連結される。
【００２５】
伝熱ヘッド４０、シリンダ１０、１１、ピストン１２、ディスプレーサ１３、ディスプレーサ軸１５、及び内部熱交換器４２で囲まれる環状の空間は圧縮空間４５となる。伝熱ヘッド４１、シリンダ１１、ディスプレーサ１３、及び内部熱交換器４３で囲まれる空間は膨張空間４６となる。
【００２６】
内部熱交換器４２、４３の間には再生器４７が配置される。再生器４７は容器に金網などの充填材（マトリックス）を詰め込んだり、金属薄板や合成樹脂フィルムをコイル状に巻いたりして形成したものであって、作動ガスが通る空隙を内部に有する。再生器４７の外側を再生器チューブ４８が包む。再生器チューブ４８は伝熱ヘッド４０、４１の間に気密通路を構成する。
【００２７】
リニアモータ２０、シリンダ１０、及びピストン１２を筒状の圧力容器５０が覆う。圧力容器５０の内部はバウンス空間５１となる。
【００２８】
圧力容器５０の構造は次のようになっている。すなわち圧力容器５０は、伝熱ヘッド４０に接合されるリング状部５２と、このリング状部５２に接合されるドーム状部５３とに２分割されている。分割面はスターリング機関１の軸線と直角であり、且つリニアモータ２０を横切る位置にある。
【００２９】
リング状部５２、ドーム状部５３ともステンレス鋼製である。リング状部５２の一端はテーパ状に絞り込まれ、伝熱ヘッド４０にロウ付けされる。テーパ状の絞り込み部５２ａは、スターリング機関１の小型化に役立つ。リング状部５２の他端と、これに向かい合うドーム状部５３の開口端には、フランジ形状部５４、５５が配設される。
【００３０】
フランジ形状部５４、５５の構造を図２を用いて詳細に説明する。フランジ形状部５４、５５ともに、別体として成形したステンレス鋼製のリングをリング状部５２とドーム状部５３に熔接して形成される。熔接は隅肉熔接５６である。フランジ形状部５４、５５の内側周方向には、フランジ形状部５４側を凹とし、フランジ形状部５５側を凸とするシール部材配置部５７が設けられる。このシール部材配置部５７にリング状のシール部材７０を配置することにより、密閉を保つことができる。
【００３１】
フランジ形状部５４、５５の接合面と反対側の面は、隅肉熔接５６を施したときに当接面からロウ材が流れ出ないように、凹状の段差を備えた形状に形成されている。
【００３２】
フランジ形状部５４、５５の内周面にはそれぞれ環状溝７４が形成される。環状溝７４には、フランジ形状部５４、５５とリング状部５２、ドーム状部５３の間の気密を保つリング状のシール部材７５が配置される。
【００３３】
フランジ形状部５４、５５は最終的には互いの端面の外側同士を熔接し、熔接部５８をもって本接合される。フランジ形状部５４、５５の合わせ目には外側周方向に開先部５９を形設し、ロウ材を盛りやすくする。
【００３４】
圧力容器５０には振動抑制装置６０が取り付けられる。振動抑制装置６０は、圧力容器５０に固定されるフレーム６１と、フレーム６１に支持された板状のスプリング６２と、スプリング６２に支持されたマス（質量）６３とから成る。
【００３５】
ピストン１２の内部は空洞８０となっている。空洞８０はピストン１２の端面に配置される逆止弁９０を介して圧縮空間４５に連通する。逆止弁９０の構造は後で詳しく説明する。ピストン１２の外周面にはガスベアリングを形成する凹部８１が同一円周上に所定の角度間隔で複数個配置されている。凹部８１の底部にはピストン１２を貫通する形で金属細管８２が打ち込まれ、この金属細管８２を通じて空洞８０から凹部８１に作動ガスが供給される。凹部８１の環状列は１列だけでもよく、あるいはピストン１２の軸線方向に間隔を置いて２列以上形成してもよい。
【００３６】
ディスプレーサ１３の内部も空洞８５となっている。空洞８５はディスプレーサ１３の端面に配置される逆止弁９０を介して圧縮空間４５に連通する。ディスプレーサ１３の外周面にはガスベアリングを形成する凹部８６が同一円周上に所定の角度間隔で複数個配置されている。凹部８６の底部に打ち込まれた金属細管８７を通じて空洞８５から凹部８６に作動ガスが供給される。
【００３７】
スターリング機関１は次のように動作する。リニアモータ２０のコイル２１に交流電流を供給すると外側ヨーク２２と内側ヨーク２３の間にマグネット２４を貫通する磁界が発生し、マグネット２４は軸方向に往復する。ピストン系（ピストン１２、マグネットホルダ１４、マグネット２４、及びスプリング３０）の総質量と、スプリング３０のバネ定数及びバウンス空間５１により構成されるガススプリングのバネ定数とにより定まる共振周波数に一致する周波数の電力を供給することにより、ピストン系は滑らかな正弦波状の往復運動を開始する。
【００３８】
ディスプレーサ系（ディスプレーサ１３、ディスプレーサ軸１５、及びスプリング３１）にあっては、その総質量と、スプリング３１のバネ定数とにより定まる共振周波数がピストン１２の駆動周波数に共振するよう設定する。
【００３９】
ピストン１２の往復運動により、圧縮空間４５では圧縮、膨脹が繰り返される。この圧力の変化に伴って、ディスプレーサ１３も往復運動を行う。このとき、圧縮空間４５と膨脹空間４６との間の流動抵抗等により、ディスプレーサ１３とピストン１２との間には位相差が生じる。このようにしてフリーピストン構造のディスプレーサ１３はピストン１２と所定の位相差を有して同期して振動する。
【００４０】
上記の動作により、圧縮空間４５と膨脹空間４６との間にスターリングサイクルが形成される。圧縮空間４５では圧縮変化が生じ、膨脹空間４６では膨脹変化が生じる。このため、圧縮空間４５の温度は上昇し、膨張空間４６の温度は下降する。
【００４１】
運転中に圧縮空間４５と膨張空間４６の間を往復する作動ガスは、内部熱交換器４２、４３を通過する際に、その有する熱を内部熱交換器４２、４３を通じて伝熱ヘッド４０、４１に伝える。圧縮空間４５から再生器４７へ流れ込む作動ガスは高温であるため伝熱ヘッド４０は加熱され、伝熱ヘッド４０はウォームヘッドとなる。膨張空間４６から再生器４７へ流れ込む作動ガスは低温であるため伝熱ヘッド４１は冷却され、伝熱ヘッド４１はコールドヘッドとなる。伝熱ヘッド４０より熱を大気へ放散し、伝熱ヘッド４１で特定空間の温度を下げることにより、スターリング機関１は冷凍機関としての機能を果たす。
【００４２】
再生器４７は、圧縮空間４５と膨張空間４６の熱を相手側の空間には伝えず、作動ガスだけを通す働きをする。圧縮空間４５から内部熱交換器４２を経て再生器４７に入った高温の作動ガスは、再生器４７を通過するときにその熱を再生器４７に与え、温度が下がった状態で膨張空間４６に流入する。膨張空間４６から内部熱交換器４３を経て再生器４７に入った低温の作動ガスは、再生器４７を通過するときに再生器４７から熱を回収し、温度が上がった状態で圧縮空間４５に流入する。すなわち再生器４７は熱の保管庫としての役割を果たす。
【００４３】
ピストン１２とディスプレーサ１３が往復運動し、作動ガスが移動すると、スターリング機関１に振動が生じる。振動抑制装置６０がこの振動を抑える。
【００４４】
圧縮空間４５の中の高圧の作動ガスの一部は逆止弁９０を通じてピストン１２の空洞８０及びディスプレーサ１３の空洞８５に入り込む。そして凹部８１、８６から噴出する。噴出する作動ガスにより、ピストン１２の外周面とシリンダ１０の内周面との間、またディスプレーサ１３の外周面とシリンダ１１の内周面の間にガスの膜が形成され、ピストン１２とシリンダ１０との接触、またディスプレーサ１３とシリンダ１１との接触が防がれる。
【００４５】
ピストン１２とディスプレーサ１３のガスベアリングをそれぞれ軸線方向に間隔を置いて２個以上設ければ、往復運動時、ピストン１２がシリンダ１０に対して、またディスプレーサ１３がシリンダ１１に対して、軸線方向に傾きにくくなる。従ってピストン１２とシリンダ１０、またディスプレーサ１３とシリンダ１１との接触が確実に回避され、接触部の摩擦によるエネルギー損失、あるいは接触部の摩耗といった問題が発生しにくくなる。
【００４６】
ガスベアリング用の逆止弁９０としてこれまで用いられてきたものの構造及び取り付け方を図１２、１３に示す。図１２は逆止弁９０の拡大断面図、図１３は逆止弁を取り付けたディスプレーサの断面図である。
【００４７】
逆止弁９０を構成する主な要素はベース９１、弁ブロック９２、弁体９３、及びバックアップ板９４である。ベース９１及び弁ブロック９２は金属又は合成樹脂からなり、ベース９１の中央に弁ブロック９２を据える形で、図示しないビスなどにより互いに固定される。ベース９１と弁ブロック９２とは一体成型されるのが好ましいことは勿論である。
【００４８】
ベース９１と弁ブロック９２には両者を貫通する通気孔９５が設けられている。弁ブロック９２の外側には弁体９３とバックアップ板９４を重ねて配置し、両者をまとめてビス９６で弁ブロック９２に固定する。弁体９３はステンレススチールやポリエチレンなどの可撓性を有する薄板からなり、その自由端で通気孔９５を閉ざす。バックアップ板９４は弁体９３が曲がりすぎないようにその可動域を制限するためのものであり、金属又は合成樹脂により形成される。
【００４９】
ベース９１には通気孔９５の入口部に大径の凹部９５ａが形成されている。この凹部９５ａにフィルタ９７が挿入される。ベース９１にはまた、弁ブロック９２に重ならない箇所にビス通し孔９８が設けられている。このビス通し孔９８を突き抜けるビス９９により、ベース９１はディスプレーサ１３（又はピストン１２）に固定される。
【００５０】
図１３に見られるように、ディスプレーサ１３の端面に穿った穴に逆止弁９０を挿入し、弁ブロック９２の部分をディスプレーサ１３の内面に突き出させる。その上でビス通し孔９８を通したビス９９をディスプレーサ１３に締め込むことにより、逆止弁９０をディスプレーサ１３に固定する。
【００５１】
圧縮空間４５の圧力が高まると、圧縮空間４５の作動ガスが弁体９３を押しのけて通気孔９５から空洞８５に流入する。空洞８５に流入した作動ガスは金属細管８７を通じて凹部８６に噴出し、ガスベアリングの機能が果たされる。弁体９３は作動ガスが空洞８５に流入した後直ちに通気孔９５を閉ざすので、作動ガスは通気孔９５から逆流することはできない。このため作動ガスには凹部８６以外に空洞８５からの出口がなく、スターリング機関１の運転が続くかぎりガスベアリングも機能を維持することになる。
【００５２】
さて空洞８５の内部には、ディスプレーサ１３の加工・組立時に発生したごみ、あるいはスターリング機関１の運転時に発生したごみが存在している。このごみは、空洞８５内の作動ガスの流動により、図１３の矢印Ａのように逆止弁９０に接近する。もしこれが弁体９３と弁ブロック９２の間にかみ込んだりすると、弁体９３が完全には閉じなくなる。弁体９３が完全に閉じず、図１３の矢印Ｂのように空洞８５から作動ガスが漏洩するとガス流動ロスによる性能低下が生じる。また、ディスプレーサ１３の内圧が下がってガスベアリングが機能しなくなると、ディスプレーサ１３がシリンダ１１に接触して摩耗したり、破損したりするという問題を引き起こす。同様の問題がピストン１２においても発生する。
【００５３】
そこで本発明では、逆止弁９０の構造あるいはその取り付け方に工夫をこらし、上記の問題が発生しないようにした。以下これを第１〜第８実施形態として図３〜１１に示す。
【００５４】
第１実施形態を図３、４に示す。図３は逆止弁の断面図、図４は同じく平面図である。
【００５５】
第１実施形態では、弁体９３及びバックアップ板９４の周囲をごみ防除用の壁１００で囲む。壁１００は閉ループをなすものであり、その内周面と弁体９３の周縁との間隔は、通気孔９５から空洞８５に流入する作動ガスの流れを妨げない範囲でできるだけ狭くする。また壁１００の高さは許される範囲で高くする。壁１００は弁ブロック９２に一体形成してもよく、別体のものを弁ブロック９２に固定してもよい。
【００５６】
このように弁体９３の周囲を壁１００で囲むことにより、弁体９３へのごみの接近が阻止され、ごみが弁体９３に引っかかって弁体９３の完全な閉塞を妨げるようなことがなくなる。このため、逆止弁９０から空洞８５に流入した作動ガスは圧縮空間４５の方に逆流することなく全量ガスベアリングに流れ、ガスベアリングは完全に機能する。
【００５７】
第２実施形態を図５に示す。図５は逆止弁の平面図である。
【００５８】
第１実施形態では、弁体９３もバックアップ板９４も平面形状矩形であり、それに合わせて壁１００も平面形状矩形に形成されていた。第２実施形態では弁体９３とバックアップ板９４を平面形状長円形とし、それに合わせて壁１００も平面形状長円形にした。なおベース９１の平面形状も長円形となっている。
【００５９】
第３実施形態を図６に示す。図６はピストンの断面図である。
【００６０】
第３実施形態では、ピストン１２の圧縮空間４５側の側壁１２ａを肉厚にし、これに貫通孔１２ｂを設けた。貫通孔１２ｂにピストン１２の外側から逆止弁９０を挿入し、ビス９９で固定した。これにより逆止弁９０は貫通孔１２ｂに埋設された形になる。逆止弁９０は図１２に示す従来型のものであって、壁１００は有していない。その代わりに貫通孔１２ｂの内面を壁として用いることとし、壁１００と同程度まで弁体９３の周縁に接近させた。
【００６１】
このように、ピストン１２及び／又はディスプレーサ１３の側壁に形成した貫通孔１２ｂに逆止弁９０を埋設し、貫通孔１２ｂの内面をごみ防除用の壁として用いるから、構成が簡素化する。
【００６２】
第４実施形態を図７に示す。図７はピストンの断面図である。
【００６３】
第４実施形態は第３実施形態の構造の一部に変更を加えたものである。すなわち第３実施形態の場合、逆止弁９０を収めた貫通孔１２ｂは一様な太さで空洞８０に抜けていたが、第４実施形態では貫通孔１２ｂの出口に隔壁１０１を形成し、その中心の小孔１０２を通じて貫通孔１２ｂから空洞８０に作動ガスが流入するようにした。このように隔壁１０１が障害物として存在するため、空洞８０内のごみは一層弁体９３に接近しにくくなる。
【００６４】
第１〜第３実施形態では、弁体９３とそれを囲む壁との隙間を小さくすることによりごみの接近を阻止する。そのためには弁体９３及び壁の寸法精度と、弁体９３の取付精度の両方を厳しく管理する必要があるが、実際の製造・組立を考えた場合、これを実現するのは容易ではない。その点第４実施形態の構成は、隔壁１０１という障害物がごみを防除するので、弁体９３とそれを囲む壁との隙間をゆとりをもって設計できる。
【００６５】
第５実施形態を図８に示す。図８はディスプレーサの断面図である。
【００６６】
第５実施形態では、ディスプレーサ１３の内面に突き出した逆止弁９０を囲む形でディスプレーサ１３の内面にごみ防除用の壁を形成する。弁ブロック９２を包むカバー１０３が壁を構成する。カバー１０３は中心に小孔１０４を有し、ディスプレーサ１３の側壁を突き抜けるビス９９により、逆止弁９０と一緒に固定される。
【００６７】
このように、ディスプレーサ１３の内面に突き出した逆止弁９０を囲む形でディスプレーサ１３の内面にごみ防除用の壁を形成するから、ディスプレーサ１３に入り込んだごみから逆止弁９０を保護することができる。またその壁はディスプレーサ１３と別部品であるカバー１０３により構成するから、壁の形成が容易である。
【００６８】
第５実施形態の構成では、カバー１０３がごみを防除する障害物となるので、第４実施形態と同様、弁体９３とそれを囲む壁との隙間をゆとりをもって設計できる。
【００６９】
第６実施形態を図９に示す。図９はディスプレーサの断面図である。
【００７０】
第６実施形態は第５実施形態に次のような改良を加えたものである。すなわちカバー１０３の小孔１０４をカバー１０３の中心からずらし、その外側に弁体９３及びバックアップ板９４と同様の第２の弁体１０５及び第２のバックアップ板１０６を配置した。これにより、逆止弁９０を出たところに第２の逆止弁が形成されることになり、逆止弁の作用が一層確実なものとなる。この構成をピストン１２に適用しても同様の効果が得られることは勿論である。
【００７１】
第６実施形態の構成でも、カバー１０３がごみを防除する障害物となるので、弁体９３とそれを囲む壁との隙間をゆとりをもって設計できる。
【００７２】
第７実施形態を図１０に示す。図１０はディスプレーサの断面図である。
【００７３】
第７実施形態は第５実施形態に次のような改良を加えたものである。すなわち壁により囲まれる空間の開口部、この場合はカバー１０３の小孔１０４を、ごみ防除用のフィルタ１０７で閉ざした。フィルタ１０７はフィルタ９７と同様のものである。空洞８５の中のごみはフィルタ１０７により弁体９３への接近を阻止され、逆止弁９０を機能不全に陥らせることがない。
【００７４】
このようにカバー１０３とフィルタ１０７でごみを防除するので、弁体９３とそれを囲む壁との隙間をゆとりをもって設計できる。
【００７５】
第８実施形態を図１１に示す。図１１はピストンの断面図である。
【００７６】
第８実施形態は第４実施形態に次のような改良を加えたものである。すなわち壁により囲まれる空間の開口部、この場合は隔壁１０１の小孔１０２を、ごみ防除用のフィルタ１０７で閉ざした。フィルタ１０７はフィルタ９７と同様のものである。空洞８０の中のごみはフィルタ１０７により弁体９３への接近を阻止され、逆止弁９０を機能不全に陥らせることがない。
【００７７】
このように隔壁１０１とフィルタ１０７でごみを防除するので、弁体９３とそれを囲む壁との隙間をゆとりをもって設計できる。
【００７８】
上記各実施形態において、ピストン１２を例に取り上げて説明した構造はそのままディスプレーサ１３に応用可能である。逆に、ディスプレーサ１３を例に取り上げて説明した構造はそのままピストン１２に応用可能である。また逆止弁９０については、可撓性のある薄板をもって弁体９３を構成する構造のみ示したが、弁体９３の構造はこれに限られるものではない。平板状の蓋を圧縮コイルバネで通気孔９５に押し付ける構成、あるいは外周にテーパを有する栓体を圧縮コイルバネで通気孔９５に押し付ける構成なども採用可能である。
【００７９】
なお図１において、ピストン１２とディスプレーサ１３はそれぞれ分割構造であるものとして描かれている。これはピストン１２とディスプレーサ１３の内部に逆止弁９０やカバー１０３、フィルタ１０７などを設けるにあたっての便宜を考慮したものである。かかる分割構造の設計思想は、実施形態を問わず適用される。
【００８０】
以上本発明の各実施形態につき説明したが、発明の主旨を逸脱しない範囲でさらに種々の変更を加えて実施することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【００８１】
本発明は、フリーピストン型スターリング機関全般に利用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】スターリング機関の断面図
【図２】図１の要部拡大図
【図３】本発明の第１実施形態に係る逆止弁の断面図
【図４】図３の逆止弁の平面図
【図５】本発明の第２実施形態に係る逆止弁の平面図
【図６】本発明の第３実施形態に係るピストンの断面図
【図７】本発明の第４実施形態に係るピストンの断面図
【図８】本発明の第５実施形態に係るディスプレーサの断面図
【図９】本発明の第６実施形態に係るディスプレーサの断面図
【図１０】本発明の第７実施形態に係るディスプレーサの断面図
【図１１】本発明の第８実施形態に係るピストンの断面図
【図１２】従来用いられた逆止弁の断面図
【図１３】従来のディスプレーサの断面図
【符号の説明】
【００８３】
１    スターリング機関
１０、１１  シリンダ
１２  ピストン
１３  ディスプレーサ
９０  逆止弁
１００  壁
１０３  カバー
１０７  フィルタ
【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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