(57)【要約】【課題】スターリングエンジンの起動トルクを低減すること。【解決手段】スターリングエンジン１００は、熱交換器１０８と、高温側シリンダ１０１と、低温側シリンダ１０２と、高温側シリンダ１０１内を往復運動する高温側ピストン１０３と、低温側シリンダ１０２内を往復運動する低温側ピストン１０４と、低温側シリンダ１０２と筐体１００Ｃの外部とを連通する作動流体排出通路３１と、作動流体排出通路３１に設けられる作動流体通路開閉弁３０とを備える。スターリングエンジン１００の起動時には、作動流体通路開閉弁３０が開き、低温側作動空間ＭＳＬ内の作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出する。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動流体を加熱するヒータと、前記ヒータと接続されるとともに前記作動流体が通過する再生器と、前記再生器に接続されるとともに前記作動流体を冷却するクーラーとを含んで構成される熱交換器と、
前記熱交換器を通過した作動流体が流入し、流出するシリンダと、
前記シリンダ内を往復運動するピストンと、を有するスターリングエンジンであり、
前記スターリングエンジンを起動するときには、前記作動流体が存在する空間から前記スターリングエンジンの外部へ前記作動流体を排出する作動流体圧力調整手段を備えることを特徴とするスターリングエンジン。
【請求項２】
前記シリンダは、前記ヒータに接続される第１シリンダと前記クーラーに接続される第２シリンダとで構成され、
前記作動流体圧力調整手段は、前記再生器の内部と前記クーラーの内部と前記第２シリンダの内部との少なくとも一箇所から、前記作動流体を排出することを特徴とする請求項１に記載のスターリングエンジン。
【請求項３】
前記シリンダは、前記ヒータに接続される第１シリンダと前記クーラーに接続される第２シリンダとで構成され、
前記作動流体圧力調整手段は、前記第２シリンダの内部と前記クーラーの内部との少なくとも一方から前記作動流体を排出することを特徴とする請求項１に記載のスターリングエンジン。
【請求項４】
前記作動流体が存在する空間から前記スターリングエンジンの外部へ前記作動流体が排出された後に、前記ピストンが往復運動することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に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、起動時のトルクを低減できるスターリングエンジンに関する。
【背景技術】
【０００２】
熱機関を排熱回収機関として用いることにより、乗用車やバス、トラック等の車両に搭載される内燃機関の排熱を回収する技術が提案されている。このような用途には外燃機関が適しており、例えば、理論熱効率に優れるスターリングエンジンが排熱回収機関として用いられる。例えば、特許文献１には、電動機を用いてスターリングエンジンを起動する技術が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−３８９５６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
スターリングエンジンは、スターリングエンジンが運転中に発生するトルクよりも大きな起動トルクを入力しなければ起動しない。このため、大きな起動トルクを発生できる起動手段を用意する必要があり、無駄が多い。本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、スターリングエンジンの起動トルクを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上述の目的を達成するために、本発明に係るスターリングエンジンは、作動流体を加熱するヒータと、前記ヒータと接続されるとともに前記作動流体が通過する再生器と、前記再生器に接続されるとともに前記作動流体を冷却するクーラーとを含んで構成される熱交換器と、前記熱交換器を通過した作動流体が流入し、流出するシリンダと、前記シリンダ内を往復運動するピストンと、を有するスターリングエンジンであり、前記スターリングエンジンを起動するときには、前記作動流体が存在する空間から前記スターリングエンジンの外部へ前記作動流体を排出する作動流体圧力調整手段を備えることを特徴とする。
【０００６】
本発明の好ましい態様としては、前記スターリングエンジンにおいて、前記シリンダは、前記ヒータに接続される第１シリンダと前記クーラーに接続される第２シリンダとで構成され、前記作動流体圧力調整手段は、前記再生器の内部と前記クーラーの内部と前記第２シリンダの内部との少なくとも一箇所から、前記作動流体を排出することが望ましい。
【０００７】
本発明の好ましい態様としては、前記スターリングエンジンにおいて、前記シリンダは、前記ヒータに接続される第１シリンダと前記クーラーに接続される第２シリンダとで構成され、前記作動流体圧力調整手段は、前記第２シリンダの内部と前記クーラーの内部との少なくとも一方から前記作動流体を排出することが望ましい。
【０００８】
本発明の好ましい態様としては、前記スターリングエンジンにおいて、前記作動流体が存在する空間から前記スターリングエンジンの外部へ前記作動流体が排出された後に、前記ピストンが往復運動することが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、スターリングエンジンの起動トルクを低減できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この発明を実施するための最良の形態（以下実施形態という）によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。以下においては、スターリングエンジンを用い、内燃機関の排ガスから熱エネルギーを回収する場合を例として説明する。
【００１１】
本実施形態は、スターリングエンジンを起動する際には、作動流体が存在する空間の作動流体を前記空間の外に排出して、前記空間内に存在する作動流体の圧力を排出前（例えばスターリングエンジンの通常運転時）よりも低減させる点に特徴がある。まず、本実施形態に係るスターリングエンジンの構成を説明する。
【００１２】
図１は、本実施形態に係るスターリングエンジンを示す断面図である。図２は、本実施形態に係るスターリングエンジンが備える気体軸受の構成例、及びピストンの支持に用いる近似直線機構の構成例を示す断面図である。本実施形態に係るスターリングエンジン１００は、いわゆる外燃機関であり、排ガス等の熱エネルギーを運動エネルギーに変換し、クランクシャフト１１０の回転運動として取り出すものである。すなわち、クランクシャフト１１０は、スターリングエンジン１００の出力軸となる。なお、クランクシャフト１１０は、回転軸Ｚｒを中心として回転する。
【００１３】
スターリングエンジン１００は、α型の直列２気筒スターリングエンジンである。そして、第１シリンダである高温側シリンダ１０１の内部に収められた第１ピストンである高温側ピストン１０３と、第２シリンダである低温側シリンダ１０２の内部に収められた第２ピストンである低温側ピストン１０４とが直列に配置されている。
【００１４】
高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とは、基準体である基板１１１に、直接、又は間接的に支持されるとともに固定されている。本実施形態に係るスターリングエンジン１００においては、この基板１１１が、スターリングエンジン１００の各構成要素の位置基準となる。このように構成することで、前記各構成要素の相対的な位置精度を確保できる。
【００１５】
後述するように、本実施形態に係るスターリングエンジン１００は、高温側シリンダ１０１と高温側ピストン１０３との間、及び低温側シリンダ１０２と低温側ピストン１０４との間に気体軸受ＧＢを介在させる。基準体である基板１１１に、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とを直接又は間接的に取り付けることにより、ピストンとシリンダとのクリアランスを精度よく保持できるので、気体軸受ＧＢの機能を十分に発揮させることができる。さらに、スターリングエンジン１００の組み立ても容易になる。
【００１６】
高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２との間には、略Ｕ字形状のヒータ（加熱器）１０５と再生器１０６とクーラー１０７とで構成される熱交換器１０８が配置される。このように、ヒータ１０５を略Ｕ字形状にすることによって、内燃機関の排ガス通路内のような比較的狭い空間にも、ヒータ１０５を容易に配置することができる。また、このスターリングエンジン１００のように、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２とを直列に配置することにより、内燃機関の排ガス通路５のような筒状の空間にもヒータ１０５を比較的容易に配置することができる。
【００１７】
ヒータ１０５の一方の端部は高温側シリンダ１０１側に配置され、他方の端部は再生器１０６側に配置される。再生器１０６は、一方の端部がヒータ１０５側に配置され他方の端部はクーラー１０７側に配置される。クーラー１０７の一方の端部は再生器１０６側に配置され、他方の端部は低温側シリンダ１０２側に配置される。
【００１８】
高温側シリンダ１０１、低温側シリンダ１０２及び熱交換器１０８内には作動流体（本実施形態では空気）が封入されており、ヒータ１０５から供給される熱及びクーラー１０７で排出する熱によってスターリングサイクルが構成される。これによって、スターリングエンジン１００が出力を発生する。スターリングエンジン１００が発生した出力は、クランクシャフト１１０から取り出される。ここで、高温側シリンダ１０１の内部であって作動流体が存在する空間を高温側作動空間ＭＳＨ、低温側シリンダ１０２の内部であって作動流体が存在する空間を低温側作動空間ＭＳＬという。両者を区別しない場合には、単に作動空間ＭＳという。作動空間ＭＳは、内部の作動流体が膨張し又は圧縮される空間である。
【００１９】
ここで、例えば、ヒータ１０５、クーラー１０７は、熱伝導率が高く耐熱性に優れた材料のチューブを複数束ねた構成とすることができる。また、再生器１０６は、多孔質の蓄熱体で構成することができる。なお、ヒータ１０５、クーラー１０７及び再生器１０６の構成は、この例に限られるものではなく、熱源の熱条件やスターリングエンジン１００の仕様等によって、好適な構成を選択することができる。
【００２０】
高温側ピストン１０３と低温側ピストン１０４とは、高温側シリンダ１０１と低温側シリンダ１０２内に気体軸受ＧＢを介して支持されている。すなわち、潤滑油を用いないで、ピストンをシリンダ内で往復運動させる構造である。これによって、ピストンとシリンダとの摩擦を低減して、スターリングエンジン１００の熱効率を向上させることができる。また、ピストンとシリンダとの摩擦を低減することにより、例えば、内燃機関の排熱回収のような低熱源、低温度差の運転条件下においても、スターリングエンジン１００を運転して熱エネルギーを回収できる。
【００２１】
気体軸受ＧＢを構成するため、図２に示す、高温側ピストン１０３と高温側シリンダ１０１とのクリアランスｔｃは、高温側ピストン１０３及びの高温側シリンダ１０１の全周にわたって数十μｍとする。なお、低温側ピストン１０４及び低温側シリンダ１０２も同様の構成である。高温側シリンダ１０１と高温側ピストン１０３と低温側シリンダ１０２と低温側ピストン１０４とは、例えば、加工の容易な金属材料を用いて構成することができる。
【００２２】
本実施形態においては、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の側壁に設けた給気口ＨＥから気体（本実施形態では作動流体と同じ空気）ａを吹き出して、気体軸受ＧＢを形成する。図１、図２に示すように、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の内部には、それぞれ高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲが形成される。
【００２３】
高温側ピストン１０３には、高温側ピストン内空間１０３ＩＲへ気体ａを供給するための気体導入口ＨＩが設けられており、低温側ピストン１０４には、低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ気体ａを供給するための気体導入口ＨＩが設けられている。それぞれの気体導入口ＨＩには、気体供給管１１８が接続されている。気体供給管１１８の一端は、気体軸受用ポンプ１１７に接続されており、気体軸受用ポンプ１１７から吐出される気体ａを高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ導く。
【００２４】
高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ導入された気体ａは、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の側壁に設けた給気口ＨＥから流出して、気体軸受ＧＢを形成する。なお、この気体軸受ＧＢは、静圧気体軸受である。また、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４の頂部に気体取り込み孔を設けて、この気体取り込み孔から高温側ピストン内空間１０３ＩＲ及び低温側ピストン内空間１０４ＩＲへ作動流体である気体ａを取り込み、給気口ＨＥから流出させて気体軸受ＧＢを構成してもよい。なお、本実施形態の気体軸受ＧＢは静圧気体軸受であるが、動圧気体軸受を用いてもよい。
【００２５】
高温側ピストン１０３、低温側ピストン１０４の往復運動は、コネクティングロッド１０９によって出力軸であるクランクシャフト１１０に伝達され、ここで回転運動に変換される。なお、コネクティングロッド１０９は、図２に示す近似直線機構（例えばグラスホッパ機構）１１９によって支持してもよい。このようにすれば、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を略直線状に往復運動させることができる。
【００２６】
このように、コネクティングロッド１０９を近似直線機構１１９によって支持すれば、高温側ピストン１０３のサイドフォースＦＳ（ピストンの径方向に向かう力）がほとんど０になるので、負荷能力の小さい気体軸受ＧＢによっても十分に高温側ピストン１０３、低温側ピストン１０４を支持することができる。本実施形態では、近似直線機構１１９によってサイドフォースＦＳの大部分を支持し、低温側ピストン１０４等の往復運動が近似直線運動から外れる際に発生する分のサイドフォースＦＳを気体軸受ＧＢによって支持する。
【００２７】
図１に示すように、スターリングエンジン１００を構成する高温側シリンダ１０１、高温側ピストン１０３、コネクティングロッド１０９、クランクシャフト１１０等の各構成要素は、筐体１００Ｃに格納される。ここで、スターリングエンジン１００の筐体１００Ｃは、クランクケース１１４Ａと、シリンダブロック１１４Ｂとを含んで構成されている。筐体１００Ｃ内は、筐体内加圧手段である加圧用ポンプ１１５により加圧される。
【００２８】
本実施形態では、加圧用ポンプ１１５と筐体１００Ｃとの間に切替弁１１６を設ける。そして、筐体１００Ｃ内を加圧するときには、加圧用ポンプ１１５と筐体１００Ｃ内とを連通させるように切替弁１１６を操作した後、加圧用ポンプ１１５で筐体１００Ｃ内を加圧する。筐体１００Ｃ内が規定の圧力になるまで加圧されたら、加圧用ポンプ１１５と筐体１００Ｃ内との連通を遮断するように切替弁１１６を操作する。また、スターリングエンジン１００の起動時に筐体１００Ｃ内の圧力が十分に低くなっていない場合には、筐体１００Ｃ内と大気とを連通させるように切替弁１１６を操作して、筐体１００Ｃ内の圧力を低下させる。
【００２９】
加圧用ポンプ１１５で筐体１００Ｃ内を加圧して、高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ、及び熱交換器１０８内の作動流体を加圧することにより、作動流体が熱エネルギーを取り込むときにおける作動流体の容量を大きくする。これによって、スターリングエンジン１００の出力軸であるクランクシャフト１１０から、より多くの出力を取り出すことができる。
【００３０】
スターリングエンジン１００が規定の出力を発生する場合、筐体１００Ｃの内部は、例えば規定の圧力（例えば１ＭＰａ程度）に加圧されている。このため、クランクシャフト１１０と筐体１００Ｃとの間の気密を保持するように構成して、クランクシャフト１１０の回転運動を筐体１００Ｃの外部へ取り出す必要がある。このため、本実施形態では、図１に示すように、クランクシャフト１１０の回転を非接触で従動軸（磁気カップリング従動軸）２へ伝達する磁気カップリング１０を介して、クランクシャフト１１０の出力を筐体１００Ｃの外部へ取り出す。すなわち、スターリングエンジン１００の出力は、磁気カップリング１０が備える磁気カップリング従動軸２から取り出される。
【００３１】
なお、図１に示すように、クランクシャフト１１０のトルクを変化させて出力する変換手段である増速装置２０を設け、クランクシャフト１１０の回転速度を増速してから磁気カップリング１０へ入力してもよい。これによって、クランクシャフト１１０のトルクを低下させることができるので、磁気カップリング１０のトルク伝達容量を抑えることができる。また、スターリングエンジン１００を起動する際には、電動機のような起動手段の出力を磁気カップリング従動軸２へ入力してクランクシャフト１１０を回転させるが、この場合には増速装置２０が減速装置として機能する。これによって、磁気カップリング従動軸２への入力トルク（すなわち起動トルク）を小さくできるので、磁気カップリング１０のトルク伝達容量を抑えることができる。
【００３２】
図３は、スターリングエンジンの起動トルクの変化を示す概念図である。図１に示すスターリングエンジン１００を起動する際には、クランクシャフト１１０を外部から駆動する。作動空間ＭＳ内に存在する作動流体の圧力は、周期的に変化するため、クランクシャフト１１０へ与える起動トルクＴｓも図３の点線に示すように周期的に変化する。スターリングエンジン１００の起動時にクランクシャフト１１０へ与える起動トルクＴｓは、作動空間ＭＳ内に存在する作動流体の最高圧力を乗り越えて高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を駆動するだけの大きさが必要である。図３に示す例では、最大でＴｓ＿ｍの起動トルクが必要である。
【００３３】
さらに、スターリングエンジン１００の筐体１００Ｃの内部を加圧すると、クランクシャフト１１０を外部から駆動するためには、より大きな起動トルクＴｓが必要になる。本実施形態では、磁気カップリング１０を介してスターリングエンジン１００の出力を筐体１００Ｃの外部へ取り出すため、加圧した状態でスターリングエンジン１００を起動しようとすると、磁気カップリング１０が伝達可能なトルク容量が増加する。また、電動機（電動機／発電機）によってスターリングエンジン１００を起動する場合には、トルクの大きい電動機／発電機を用いる必要がある。
【００３４】
一方、スターリングエンジン１００の筐体１００Ｃ内を加圧して出力を取り出す場合、スターリングエンジン１００の起動時には大きなトルクが必要であるが、いったんスターリングエンジン１００が起動した後におけるスターリングエンジン１００の出力トルクＴｅは、起動トルクＴｓよりも小さい。このため、スターリングエンジン１００を起動するためにのみ、トルクの伝達容量の大きい磁気カップリング１０を用意したり、トルクの大きい電動機／発電機を用意したりするのは無駄が多い。
【００３５】
そこで、本実施形態では、スターリングエンジン１００を起動するときには、例えば、作動空間ＭＳからスターリングエンジン１００の外部へ作動流体を排出することにより、作動空間ＭＳ内における作動流体の圧力を低下させる。これによって、図３の実線に示すように、起動トルクＴｓは、作動空間ＭＳ内における作動流体の圧力を低下させない場合と比較して、Ｔｓ＿ｍからＴｓ＿ｄに低下する。その結果、トルクの伝達容量の大きい磁気カップリング１０を用意する必要や、トルクの大きい電動機／発電機を用意する必要がなくなる。
【００３６】
作動流体は、高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ、熱交換器１０８のクーラー１０７のいずれかから、スターリングエンジン１００の外部へ排出される。図１に示すスターリングエンジン１００では、低温側作動空間ＭＳＬとスターリングエンジン１００の筐体１００Ｃの外部とを連通する作動流体排出通路３１を低温側シリンダ１０２に設け、低温側作動空間ＭＳＬから作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出する。作動流体排出通路３１には、作動流体排出通路３１を開閉する作動流体通路開閉弁３０が設けられる。
【００３７】
作動流体通路開閉弁３０は、作動流体圧力調整手段であって、作動流体通路開閉弁３０を開くことによって、低温側作動空間ＭＳＬと筐体１００Ｃの外部とが連通し、低温側作動空間ＭＳＬから作動流体がスターリングエンジン１００の外部へ排出される。これによって、高温側作動空間ＭＳＨ及び低温側作動空間ＭＳＬ及び熱交換器１０８の内部に充填される作動流体の圧力が、作動流体通路開閉弁３０を開く前よりも低下する。その結果、作動流体通路開閉弁３０を開く前よりもスターリングエンジン１００の起動トルクＴｓを低下させることができる。
【００３８】
本実施形態では、作動空間ＭＳ内における作動流体の圧力を低下させればよいので、高温側作動空間ＭＳＨ、ヒータ１０５、再生器１０６、クーラー１０７、低温側作動空間ＭＳＬの少なくとも一つから、作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出すればよい。しかし、高温側作動空間ＭＳＨやヒータ１０５の作動流体は、内燃機関の排ガスＥｘによって昇温しているので、高温の作動流体を排出すると、周辺の機器に影響を与えるおそれがある。また、排ガスＥｘにより昇温した作動流体を排出することになり、排熱回収効率の低下を招く。
【００３９】
そこで、本実施形態では、少なくとも再生器１０６よりも作動流体の温度が低くなる箇所から、作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出することが好ましい。すなわち、再生器１０６とクーラー１０７と低温側作動空間ＭＳＬとのうち少なくとも一箇所から作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出することが好ましい。より好ましくは、再生器１０６よりも作動流体の温度が低くなる箇所、すなわちクーラー１０７と低温側作動空間ＭＳＬとの少なくとも一方から作動流体を排出することが好ましく、さらには低温側作動空間ＭＳＬから作動流体を排出することが好ましい。これによって、比較的低温の作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出するので、周辺機器への影響を低減できるとともに、排熱の回収効率低下も抑制できる。
【００４０】
本実施形態では、クーラー１０７の内部と低温側作動空間ＭＳＬ（すなわち低温側シリンダ１０２の内部）との少なくとも一方から、作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出するが、両者のうちいずれか一方から作動流体を排出する方がより好ましい。このようにすれば、作動空間ＭＳや熱交換器１０８の内部から作動流体を取り出す開口部を少なくすることができるので、開口部に起因する作動流体の漏れ等のおそれが低減されて、スターリングエンジン１００の信頼性が向上する。
【００４１】
クーラー１０７から作動流体を排出する場合、クーラー１０７内に設けられる作動流体通路に、スターリングエンジン１００の外部と連通する作動流体排出通路３１ａを接続する。そして、作動流体排出通路３１ａに作動流体通路開閉弁３０を設ける。そして、スターリングエンジン１００の起動時に作動流体通路開閉弁３０を開いて、クーラー１０７内の作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出する。
【００４２】
低温側作動空間ＭＳＬ内から作動流体を排出する場合、低温側シリンダ１０２の側部に設けた開口部に作動流体排出通路３１を接続する。このとき、上死点での低温側ピストン１０４の頂面とクーラー１０７との間における低温側シリンダ１０２の側部に前記開口部を設け、作動流体排出通路３１を接続することが好ましい。このようにすれば、低温側ピストン１０４の位置に関わらず、低温側作動空間ＭＳＬ内の作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出して、作動流体の圧力を確実に低下させることができる。
【００４３】
図１に示すように、作動流体通路開閉弁３０の出口３０ｅ側（作動流体の流れ方向下流側）に、作動流体通路開閉弁３０を通過した作動流体の圧力が、予め設定した圧力よりも大きくならないと開かない圧力保持手段として、圧力保持弁３２を設けてもよい。例えば、圧力保持弁３２の開弁圧力をＰ１とする。ここで、Ｐ１は、後述するスターリングエンジン１００の通常運転時における圧力よりも低い値であり、例えば、磁気カップリング１０が伝達可能な最大トルクよりも小さいトルクでクランクシャフト１１０を回転させたときに、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４が往復運動できる程度の圧力に設定される。
【００４４】
圧力保持弁３２の開弁圧力をＰ１とした場合、作動流体通路開閉弁３０を通過した作動流体の圧力がＰ１よりも大きい場合には、低温側作動空間ＭＳＬ内の作動流体がスターリングエンジン１００の外部へ排出される。これによって、スターリングエンジン１００の起動時における作動流体の圧力がＰ１よりも大きい場合には、作動流体通路開閉弁３０を通過した作動流体がスターリングエンジン１００の外部へ排出される。その結果、例えば、磁気カップリング１０が伝達可能なトルクの範囲でスターリングエンジン１００を起動できる。
【００４５】
一方、作動流体通路開閉弁３０を通過した作動流体の圧力がＰ１以下である場合には、低温側作動空間ＭＳＬ内の作動流体がスターリングエンジン１００の外部へ排出されない。このため、作動流体の最大圧力がＰ１を下回ることはないので、作動流体の圧力が過度に低下することを回避して、スターリングエンジン１００の排熱回収効率の低下を抑制できる。また、作動流体を再加圧する場合でも、加圧量を抑制できるので、加圧に要する時間やエネルギーを抑えることもできる。このように、予め設定した圧力よりも大きくならないと開かない圧力保持手段を設けることで、スターリングエンジン１００の起動時に必要な圧力まで作動流体の圧力を低下させて起動トルクを低減できるとともに、作動流体の圧力が過度に低下することを抑制できる。
【００４６】
図４、図５、図６は、本実施形態に係るスターリングエンジンを用いた排熱回収システムの構成例を示す模式図である。これらの排熱回収システム８０、８１、８２において、スターリングエンジン１００は、車両の動力発生源である内燃機関１の排ガスＥｘから熱エネルギーを回収して出力を発生する。すなわち、スターリングエンジン１００は、内燃機関１の排熱を回収して出力に変換する排熱回収装置として機能する。
【００４７】
図４に示す排熱回収システム８０において、スターリングエンジン１００の出力は、内燃機関１の出力と合成されて、内燃機関１の出力軸（熱機関出力軸）１ｓｅから取り出される。熱機関出力軸１ｓｅは、車両のデファレンシャルギヤ装置９に連結されており、スターリングエンジン１００及び内燃機関１の出力は、熱機関出力軸１ｓｅ及びデファレンシャルギヤ装置９を介して車両の駆動輪７へ伝達されて、これを駆動する。
【００４８】
スターリングエンジン１００は排熱回収対象の熱機関である内燃機関１の近傍に配置される。このとき、スターリングエンジン１００が備える磁気カップリング１０の磁気カップリング従動軸２（スターリングエンジン１００の出力軸に相当する）と、熱機関出力軸１ｓｅとが略平行になるようにスターリングエンジン１００と内燃機関１とが配置される。これによって、スターリングエンジン１００が発生した出力を、ベルトやチェーン、あるいは歯車列等を用いて熱機関出力軸１ｓｅに伝達できる。また、既存の内燃機関１に大きな設計変更を加えることなく、スターリングエンジン１００を内燃機関１の排熱回収に用いることができる。
【００４９】
スターリングエンジン１００のヒータ１０５は、内燃機関１の排ガス通路５内に配置される。そして、スターリングエンジン１００は、ヒータ１０５から内燃機関１が排出した排ガスＥｘの熱エネルギーを回収して出力を発生する。この出力は、スターリングエンジン１００が備える磁気カップリング１０の磁気カップリング従動軸２から取り出される。
【００５０】
磁気カップリング従動軸２には、スターリングエンジン用プーリ３Ｓが取り付けられる。また、熱機関出力軸１ｓｅには、内燃機関用プーリ３Ｅが取り付けられる。スターリングエンジン用プーリ３Ｓと内燃機関用プーリ３Ｅとには、動力伝達手段である無端のベルト４が掛けられている。このような構成によって、スターリングエンジン１００が発生した出力は熱機関出力軸１ｓｅに伝達される。そして、スターリングエンジン１００が発生した出力は、内燃機関１が発生する出力とともに熱機関出力軸１ｓｅから取り出される。なお、スターリングエンジン１００の出力を熱機関出力軸１ｓｅに伝達する機構はこのような機構に限られず、例えば無端のチェーンとスプロケットとを用いたり、歯車列を用いたりすることができる。
【００５１】
内燃機関１及びスターリングエンジン１００は、例えば、乗用車やトラック等の車両に搭載されて、前記車両の動力発生源となる。内燃機関１は、前記車両の走行中においては主たる動力発生源として常に出力を発生する。一方、スターリングエンジン１００は、排ガスＥｘの温度がある程度の温度にならないと、必要最低限の出力を発生することができない。したがって、スターリングエンジン１００は、排ガスＥｘの温度が所定の温度を超えた場合に、内燃機関１の排ガスＥｘから回収した熱エネルギーによって出力を発生し、内燃機関１とともに前記車両を駆動する。このように、スターリングエンジン１００は、前記車両の従たる動力発生源となる。
【００５２】
熱機関である内燃機関１と排熱回収機関であるスターリングエンジン１００との間には、動力断続手段であるクラッチ６が設けられる。本実施形態では、熱機関出力軸１ｓｅに、クラッチ６が取り付けられている。クラッチ６を係合すると、スターリングエンジン１００のクランクシャフト１１０と熱機関出力軸１ｓｅとが機械的に接続する。これによって、スターリングエンジン１００が発生した出力はクラッチ６を介して熱機関出力軸１ｓｅに伝達される。また、クラッチ６を開放すると、内燃機関１とスターリングエンジン１００との接続が解除されるので、内燃機関用プーリ３Ｅから熱機関出力軸１ｓｅにスターリングエンジン１００の出力は伝達されない。クラッチ６の動作は、起動制御装置５０によって制御される。
【００５３】
本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御を実行する起動制御装置５０は、スターリングエンジン１００を起動する起動制御部５１と、スターリングエンジン１００の筐体１００Ｃ内を加圧する筐体内加圧制御部５２とを備える。起動制御装置５０は、例えば、マイクロコンピュータやＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリを組み合わせて構成される。起動制御部５１及び筐体内加圧制御部５２の機能は、例えば、起動制御装置５０を構成するマイクロコンピュータのコンピュータプログラムにより実現される。これによって、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御が実現される。なお、起動制御装置５０は、前記コンピュータプログラムの代わりに専用のハードウェアを用いて、起動制御部５１及び筐体内加圧制御部５２の機能を実現するものであってもよい。
【００５４】
起動制御装置５０には、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御を実行する際の情報を取得するためのセンサ類が接続される。このセンサ類は、内燃機関１が排出する排ガスＥｘの温度（排ガス温度）を検出する排ガス温度検出手段である排ガス温度センサ６０、スターリングエンジン１００の筐体１００Ｃ内の圧力を検出する筐体内圧力検出手段である筐体内圧力センサ６１、スターリングエンジン１００の回転数を検出するスターリングエンジン回転数センサ６２である。スターリングエンジン回転数センサ６２は、スターリングエンジン１００の単位時間あたりの回転数を検出するものであり、具体的には磁気カップリング従動軸２の回転数を検出する。
【００５５】
また、起動制御装置５０には、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御を実行する際の制御対象が接続される。この制御対象は、クラッチ６、例えばスターリングエンジン１００の低温側作動空間ＭＳＬに接続される作動流体排出通路３１を開閉する作動流体通路開閉弁３０、及び加圧用ポンプ１１５である。このような構成により、起動制御装置５０は、排ガス温度センサ６０や筐体内圧力センサ６１から取得した排ガスＥｘの温度（排ガス温度）や筐体１００Ｃ内の圧力に基づいて、クラッチ６や加圧用ポンプ１１５の動作を制御する。
【００５６】
スターリングエンジン１００を起動する際には、起動制御装置５０の起動制御部５１が内燃機関１の運転中にクラッチ６を係合する。これによって内燃機関１の出力が、内燃機関用プーリ３Ｅ、ベルト４、スターリングエンジン用プーリ３Ｓ、磁気カップリング従動軸２及び磁気カップリング１０を介してスターリングエンジン１００へ伝達される。そして、内燃機関１の発生する出力の一部によってスターリングエンジン１００が起動される。このように、図４に示す排熱回収システム８０では、内燃機関１がスターリングエンジン１００の起動手段として機能する。
【００５７】
図５に示す排熱回収システム８１は、図４に示す排熱回収システム８０と略同様の構成であるが、スターリングエンジン１００の出力で補機１１を駆動するか、スターリングエンジン１００の出力を内燃機関１が発生する出力とともに熱機関出力軸１ｓｅから取り出すかを選択できる点が異なる。排熱回収システム８１において、スターリングエンジン１００が備える磁気カップリング１０の磁気カップリング従動軸２は、スターリングエンジン用プーリ３Ｓを介して補機用クラッチ６ｓに連結されている。また、補機用クラッチ６ｓは、補機１１にも連結されている。
【００５８】
補機１１は、例えば、車両の発電機や車両用空調装置の圧縮機等である。スターリングエンジン１００が起動した後、所定の出力を発生できるようになったら補機用クラッチ６ｓを係合して、スターリングエンジン１００の発生する出力によって補機１１を駆動する。スターリングエンジン１００を起動する場合、起動制御装置５０の起動制御部５１が内燃機関１の運転中にクラッチ６を係合する。これによって、上述した排熱回収システム８０と同様に、内燃機関１がスターリングエンジン１００の起動手段として機能させて、スターリングエンジン１００を起動する。
【００５９】
スターリングエンジン１００が起動して内燃機関１の排ガスＥｘから回収した熱エネルギーによって出力を発生するようになったら、クラッチ６を開放し、補機用クラッチ６ｓを係合する。これによって、スターリングエンジン１００の出力で補機１１を駆動する。補機１１の駆動要求がない場合にはクラッチ６を係合し、補機用クラッチ６ｓを開放する。これによって、スターリングエンジン１００の出力は、内燃機関１の出力と合成された後、内燃機関１の出力軸（熱機関出力軸）１ｓから取り出され、デファレンシャルギヤ装置９を介して車両の駆動輪７へ伝達される。図５に示す排熱回収システム８１の他の構成は、図４に示す排熱回収システム８０と同様なので、説明を省略する。
【００６０】
図６に示す排熱回収システム８２は、スターリングエンジン１００が備える磁気カップリング１０の磁気カップリング従動軸２が電動機／発電機８に連結されている。そして、スターリングエンジン１００の発生する出力によって電動機／発電機８を駆動する。これによって、スターリングエンジン１００の発生する出力は電気に変換されて取り出される。
【００６１】
スターリングエンジン１００を起動する場合、電動機／発電機８を電動機として用いる。この場合、電動機／発電機８の発生する出力によってスターリングエンジン１００を駆動する。このように、図６に示す排熱回収システムでは、電動機／発電機８がスターリングエンジン１００の起動手段として機能する。スターリングエンジン１００が起動して内燃機関１の排ガスＥｘから回収した熱エネルギーによって出力を発生するようになったら、電動機／発電機８を発電機として用いる。これによって、スターリングエンジン１００の発生する出力を電気に変換する。
【００６２】
電動機／発電機８は、起動制御装置５０に接続されており、電動機／発電機８の動作は、起動制御装置５０によって制御される。図６に示す排熱回収システム８２の他の構成は、図４に示す排熱回収システム８０と同様なので、説明を省略する。次に、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御の手順を説明する。
【００６３】
図７は、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動時におけるタイミングチャートである。図８は、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御の手順を示すフローチャートである。図１や図４〜図６に示すスターリングエンジン１００を起動するにあたっては、図４〜図６に示す内燃機関１が起動して、所定の温度の排ガスＥｘがスターリングエンジン１００のヒータ１０５へ供給される必要がある。したがって、本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御を実行するにあたっては、内燃機関１が起動していることが前提である。
【００６４】
図７に示す例では、時間ｔ＝０のときに内燃機関１が起動して、内燃機関の単位時間あたりの回転数である機関回転数Ｎｅが時間の経過とともに上昇している。そして、排ガス温度θｅは、時間ｔの経過とともに上昇する。スターリングエンジン１００が自立運転できるときの排ガス温度θｅをスターリングエンジン起動時排ガス温度θｅｓとする。スターリングエンジン１００が自立運転できるとは、スターリングエンジン１００が最低限の運転機能を発揮することである。最低限の運転機能を発揮するとは、スターリングエンジン１００が内部摩擦や駆動系の慣性質量に打ち勝って出力を発生することをいう。
【００６５】
排ガス温度θｅがスターリングエンジン起動時排ガス温度θｅｓに達したら、スターリングエンジン１００は自立運転可能になるので、スターリングエンジン１００を起動できる。排ガス温度θｅがスターリングエンジン起動時排ガス温度θｅｓに達するまでの期間、すなわち、ｔ＝ｔｓｓになるまでの期間は、スターリングエンジン１００の暖機期間となる。スターリングエンジン１００の暖機が終了したか否かを判定するということは、スターリングエンジン１００が自立運転可能であるか否かを判定することである。すなわち、スターリングエンジン１００の暖機が終了したか否かによって、スターリングエンジン１００を起動可能であるか否かを判定する。
【００６６】
なお、図４〜図６に示すスターリングエンジン１００のヒータ１０５の温度に基づいて、スターリングエンジン１００が起動可能か否かを判定してもよい。この場合、実際のヒータ１０５の温度が、スターリングエンジン１００が自立運転可能である場合のヒータ１０５の温度を超えた場合に、スターリングエンジン１００が起動可能であると判定する。なお、スターリングエンジン１００が自立運転可能である場合のヒータ１０５の温度は、解析や実験により予め求めておく。
【００６７】
本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御を実行するにあたり、ステップＳ１０１において、図４〜図６に示す起動制御装置５０の起動制御部５１は、スターリングエンジン１００の暖機が終了したか否かを判定する。これは、例えば、図４〜図６に示す排ガス温度センサ６０によって検出された排ガス温度θｅが、スターリングエンジン起動時排ガス温度θｅｓを超えているか否かで判定される。ステップＳ１０１でＮｏと判定された場合、すなわち、起動制御部５１が、スターリングエンジン１００の暖機は終了していないと判定した場合（θｅ≦θｅｓである場合）、スターリングエンジン１００は自立運転が不可能であり、起動することはできないので、スターリングエンジンの起動制御は終了する。
【００６８】
ステップＳ１０１でＹｅｓと判定された場合、すなわち、起動制御部５１が、スターリングエンジン１００の暖機は終了したと判定した場合（θｅ＞θｅｓである場合）、スターリングエンジン１００は自立運転が可能であり、起動できる。この場合、スターリングエンジン１００の暖機が終了したとき以降、すなわち、図７のｔ＝ｔｓｓ以降であれば、スターリングエンジン１００を起動できる。
【００６９】
ステップＳ１０１でＹｅｓと判定された場合、ステップＳ１０２に進み、起動制御部５１は、スターリングエンジン１００の出力が必要か否かを判定する。スターリングエンジン１００が起動可能であっても、図５に示す補機１１の駆動を要さない場合や図６に示す電動機／発電機８による発電が不要である場合等は、スターリングエンジン１００の出力は必要でないと判定する。ステップＳ１０２でＮｏと判定された場合、すなわち、起動制御部５１が、スターリングエンジン１００の出力は不要であると判定した場合、スターリングエンジンの起動制御は終了する。
【００７０】
ステップＳ１０２でＹｅｓと判定された場合、すなわち、起動制御部５１が、スターリングエンジン１００の出力が必要であると判定した場合、スターリングエンジン１００を起動する。スターリングエンジン１００を起動する場合、起動制御部５１は、ステップＳ１０３で、スターリングエンジン１００の作動流体の圧力を減圧、すなわち、前記作動流体の圧力をスターリングエンジン１００の通常運転時よりも低下させる。具体的には、図４〜６に示す作動流体通路開閉弁３０を開き、図１に示す低温側作動空間ＭＳＬの内部又はクーラー１０７の内部から作動流体をスターリングエンジン１００の外部へ排出する。
【００７１】
スターリングエンジン１００の作動流体の圧力を低下させたら、ステップＳ１０４において、起動制御部５１はスターリングエンジン１００を起動する。スターリングエンジン１００を起動するにあたっては、例えば、図４、図５に示す排熱回収システム８０、８１では、起動制御部５１がクラッチ６を係合し、内燃機関１の出力の一部を用いてスターリングエンジン１００のクランクシャフト１１０を回転させる。これによって、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を往復運動させて、スターリングエンジン１００を起動する。また、図６に示す排熱回収システム８２では、起動制御部５１が電動機／発電機８を電動機として駆動することにより、スターリングエンジン１００のクランクシャフト１１０を回転させる。これによって、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を往復運動させて、スターリングエンジン１００を起動する。
【００７２】
このように、本実施形態では、スターリングエンジン１００を起動する際には、スターリングエンジン１００の作動流体の圧力を通常運転時よりも低下させた状態で、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を往復運動させる。これによって、スターリングエンジン１００の起動トルクを低減できる。スターリングエンジン１００の通常運転時における作動流体の圧力は、例えば、スターリングエンジン１００を定格出力で運転しているときにおける作動流体の圧力（定格圧力）とする。ここで、定格出力は、スターリングエンジン１００に対して保証される使用限度であり、スターリングエンジン１００が一定の時間（例えば１時間）連続して発生できる出力である。そして、定格圧力は、スターリングエンジン１００が定格出力で運転しているときに必要な圧力である。
【００７３】
また、スターリングエンジン１００の通常運転時における作動流体の圧力は、例えば、内燃機関１がある運転条件（例えば時速６０ｋｍで定速走行している場合）で運転されたときの排ガス温度において、スターリングエンジン１００がある大きさの出力（例えば２ｋＷ）を発生するために必要な圧力（例えば１０ＭＰａ）としてもよい。
【００７４】
本実施形態では、上述した制御によってスターリングエンジン１００の起動トルクＴｓが小さくて済むので、図４、図５に示す排熱回収システム８０、８１では、クラッチ６を係合したときにおける内燃機関１のトルク変動が小さくなる。その結果、内燃機関１及びスターリングエンジン１００が搭載される車両のドライバビリティ低下を抑制できるという利点がある。また、図６に示す排熱回収システム８２では、電動機／発電機８を小型化できる。さらに、図４〜図６に示す排熱回収システム８０〜８２では、磁気カップリング１０の伝達可能なトルクを小さくできるので、磁気カップリング１０を小型化できる。
【００７５】
スターリングエンジン１００が起動すると、スターリングエンジン回転数Ｎｓｅは時間の経過とともに上昇する。スターリングエンジン１００が起動したら、ステップＳ１０５へ進み、起動制御部５１は、現時点におけるスターリングエンジン回転数Ｎｓｅと、予め設定した減圧終了回転数Ｎｓｅｆとを比較する。減圧終了回転数Ｎｓｅｆは、スターリングエンジン１００が自立運転を開始したか否かを判定するためのパラメータであり、例えば、スターリングエンジン１００が自立運転するときの最低回転数に設定される。
【００７６】
ステップＳ１０５でＮｏと判定された場合、すなわち、起動制御部５１がＮｓｅ≦Ｎｓｅｆであると判定した場合、ステップＳ１０６に進み、スターリングエンジン１００の起動を継続する。具体的には、スターリングエンジン１００の作動流体の圧力を通常運転時よりも低下させた状態で、スターリングエンジン１００のクランクシャフト１１０を回転させ、高温側ピストン１０３及び低温側ピストン１０４を往復運動させる。
【００７７】
ステップＳ１０５でＹｅｓと判定された場合、すなわち、起動制御部５１がＮｓｅ＞Ｎｓｅｆであると判定した場合、スターリングエンジン１００は起動し、自立運転していると判断できる。この場合、ステップＳ１０７に進み、起動制御部５１は、図４〜６に示す作動流体通路開閉弁３０を閉じて、スターリングエンジン１００の外部へ作動流体を排出することを停止する。これによって、起動制御部５１は、作動流体の減圧を停止する（時間ｔ＝ｔｄｆ）。
【００７８】
スターリングエンジン１００が起動して自立運転すると、スターリングエンジン回転数Ｎｓｅは上昇し、時間ｔ＝ｔｃで定格出力時における回転数（定格回転数）Ｎｓｅｃに達する。この状態で、スターリングエンジン１００は、内燃機関１の排ガスから排熱を回収し、車両の駆動輪７や補機１１を駆動したり、電動機／発電機８を発電機として用いて電力を発生させたりする。
【００７９】
減圧終了回転数Ｎｓｅｆは定格回転数Ｎｓｅｃよりも低いので、減圧終了回転数Ｎｓｅｆに基づいてスターリングエンジン１００の自立運転を判定することで、作動流体の圧力の無用な低下を回避できる。これによって、作動流体の圧力の低下を必要最小限に留めてスターリングエンジン１００を起動できるので、作動流体の過度の圧力低下に起因する排熱効率の低下を抑制できる。また、後述するように、筐体１００Ｃ内部を加圧して作動空間ＭＳ及び熱交換器１０８内の作動流体を昇圧させる場合でも、最小限の加圧で済む。これによって、筐体１００Ｃ内を加圧するためのエネルギー消費を抑制できる。
【００８０】
本実施形態では、ステップＳ１０３でスターリングエンジン１００の作動流体を外部に排出して作動流体の圧力を低下させているので、高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ及び熱交換器１０８内の作動流体の圧力は、通常運転時よりも低下する。その結果、スターリングエンジン１００から、予定した出力を得られなくなるおそれがある。このため、スターリングエンジン１００が排熱を回収する際には、排出された分の作動流体を補い、高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ及び熱交換器１０８内の作動流体を通常運転時における圧力まで加圧することが好ましい。
【００８１】
この場合、スターリングエンジン１００によって排熱を回収する際には、図４〜図６に示す起動制御装置５０の筐体内加圧制御部５２は、加圧用ポンプ１１５を起動するとともに、加圧用ポンプ１１５と筐体１００Ｃ内とを連通させるように切替弁１１６を操作して、筐体１００Ｃを加圧する。そして、高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ及び熱交換器１０８内の作動流体の圧力が、通常運転時における作動流体の圧力（例えば上述した定格圧力）になるまで加圧する。これによって、スターリングエンジン１００から、予定した出力を確実に得ることができる。
【００８２】
高温側作動空間ＭＳＨ、低温側作動空間ＭＳＬ及び熱交換器１０８内の作動流体の圧力が、通常運転時における作動流体の圧力になったか否かは、図４〜図６に示す筐体内圧力センサ６１から取得した筐体１００Ｃ内の圧力に基づいて判定することができる。また、筐体１００Ｃ内の圧力と、予め設定した筐体１００Ｃ内の圧力との偏差が０になるように、筐体内加圧制御部５２が加圧用ポンプ１１５をフィードバック制御してもよい。
【００８３】
以上、本実施形態では、スターリングエンジンの作動流体の圧力を、通常運転時よりも低下させた状態でスターリングエンジンを起動する。これによって、スターリングエンジンを起動する際に必要なトルクを低減できる。
【産業上の利用可能性】
【００８４】
以上のように、本発明に係る排熱回収機関及び起動制御装置は、排熱回収機関の起動に有用であり、特に、起動トルクを抑制することに適している。
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本実施形態に係るスターリングエンジンを示す断面図である。
【図２】本実施形態に係るスターリングエンジンが備える気体軸受の構成例、及びピストンの支持に用いる近似直線機構の構成例を示す断面図である。
【図３】スターリングエンジンの起動トルクの変化を示す概念図である。
【図４】本実施形態に係るスターリングエンジンを用いた排熱回収システムの構成例を示す模式図である。
【図５】本実施形態に係るスターリングエンジンを用いた排熱回収システムの構成例を示す模式図である。
【図６】本実施形態に係るスターリングエンジンを用いた排熱回収システムの構成例を示す模式図である。
【図７】本実施形態に係るスターリングエンジンの起動時におけるタイミングチャートである。
【図８】本実施形態に係るスターリングエンジンの起動制御の手順を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８６】
１  内燃機関
５  排ガス通路
６  クラッチ
６ｓ  補機用クラッチ
８  電動機／発電機
１０  磁気カップリング
１１  補機
３０  作動流体通路開閉弁
３０ｅ  出口
３１、３１ａ  作動流体排出通路
３２  圧力保持弁
５０  起動制御装置
５１  起動制御部
５２  筐体内加圧制御部
６０  排ガス温度センサ
６１  筐体内圧力センサ
６２  スターリングエンジン回転数センサ
８０、８１、８２  排熱回収システム
１００  スターリングエンジン
１００Ｃ  筐体
１０１  高温側シリンダ
１０２  低温側シリンダ
１０３  高温側ピストン
１０４  低温側ピストン
１０５  ヒータ
１０６  再生器
１０７  クーラー
１０８  熱交換器
１１５  加圧用ポンプ
１１７  気体軸受用ポンプ
１１９  近似直線機構
ＭＳＨ  高温側作動空間
ＭＳＬ  低温側作動空間
【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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