JP2001164992A - スターリングエキスパンダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スターリングエキスパンダの比出力を向上さ
せる。 【解決手段】 全室容積を増加させる容積増加工程と減
少させる容積減少工程とを繰り返すパワーピストン２、
及び、低温室Ｃから加熱器５を備える高温室Ｈへ熱再生
器７を通じ作動ガスＧを移動させる高温化工程と作動ガ
スＧを逆に移動させる低温化工程とを繰り返すディスプ
レーサピストン４を設け、容積減少工程から容積増加工
程への移行時点付近で低温室Ｃへ作動ガスＧとする圧力
ガスＳを注入し、かつ、容積減少工程に伴い低温室Ｃか
ら内部圧力ガスＳを排出する圧力ガス給排手段Ｌを設け
る構成において、容積増加工程の前期に、高温化工程に
あるディスプレーサピストン４のパワーピストン２に対
する見掛け上の、又は、実際の先行クランク角度差Δθ
を拡大して、注入圧力ガスＳの低温室Ｃから高温室Ｈへ
の移動を高速化するディスプレーサピストン早戻し機構
Ｋを設ける。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、種々の用途の動力
源に用いるスターリングエキスパンダに関し、詳しく
は、熱再生器を通じて連通する高温室と低温室との全室
容積を増加させる容積増加工程とその全室容積を減少さ
せる容積減少工程とを繰り返すパワーピストンを設け、
このパワーピストンと等しい周期で動作して、パワーピ
ストンの容積増加工程の際に低温室から加熱器を備える
高温室へ熱再生器を通じ作動ガスを移動させる高温化工
程と、パワーピストンの容積減少工程の際に高温室から
低温室へ熱再生器を通じ作動ガスを移動させる低温化工
程とを繰り返すディスプレーサピストンを設け、パワー
ピストンの容積減少工程から容積増加工程への移行時点
付近で低温室へ作動ガスとする圧力ガスを注入し、か
つ、パワーピストンの容積減少工程に伴い低温室から作
動ガスとしての内部圧力ガスの一部を排出する圧力ガス
給排手段を設けるスターリングエキスパンダに関する。

【０００２】

【従来の技術】このようなスターリングエキスパンダ
は、スターリングサイクルを行うスターリングエンジン
や、ランキンサイクルを行う蒸気機関に比べ、図３に実
線で示す如き複合サイクル（一点鎖線で示すスターリン
グサイクルの上半部を上部に有し、二点鎖線で示すラン
キンサイクルの下半部を下部に有する複合サイクル）の
実施により高い比出力を得られるものとして、また、高
圧ヘリウムガスなどの封入ガスを作動ガスとするスター
リングエンジンに比べ、特殊な作動ガスの高圧封入が不
要で装置構造も簡略にし得るものとして提案されている
が（例えば、特開平１１−１０７８５６号参照）、従
来、この種のスターリングエキスパンダでは、図４，図
５に示す如く、ディスプレーサピストン４をパワーピス
トン２よりも一定のクランク角度差Δθ（例えば６０°
〜９０°程度の所定角度差）だけ単純に先行（進相）さ
せた位相差関係で両ピストン２，４を動作させており、
両ピストン２，４は全工程を通じ、その一定のクランク
角度差Δθを保って動作していた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の如き従
来のスターリングエキスパンダでは、一定のクランク角
度差Δθを保った両ピストン２，４の動作上、パワーピ
ストン２の容積増加工程において、低温室Ｃへ注入した
圧力ガスＳ（例えば蒸気）のディスプレーサピストン動
作による高温室Ｈへの移動がパワーピストン動作による
全室容積Ｖの増加と同調的に進行する緩慢なものに制限
され、その分、熱再生器７及び加熱器５での熱付与によ
る内部圧力ガスＳの圧力上昇（スターリングサイクルに
おける等温膨張）が効果的に進まず、比出力の向上が制
限される問題があった。

【０００４】この実情に鑑み、本発明の主たる課題は、
パワーピストンとディスプレーサピストンとの連係に対
する合理的な改良により、スターリングエキスパンダに
おける比出力の一層効果的な向上を可能にする点にあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】〔１〕請求項１に係る発
明では、熱再生器を通じて連通する高温室と低温室との
全室容積を増加させる容積増加工程とその全室容積を減
少させる容積減少工程とを繰り返すパワーピストンを設
け、このパワーピストンと等しい周期で動作して、前記
パワーピストンの容積増加工程の際に前記低温室から加
熱器を備える前記高温室へ前記熱再生器を通じ作動ガス
を移動させる高温化工程と、前記パワーピストンの容積
減少工程の際に前記高温室から前記低温室へ前記熱再生
器を通じ作動ガスを移動させる低温化工程とを繰り返す
ディスプレーサピストンを設け、前記パワーピストンの
容積減少工程から容積増加工程への移行時点付近で前記
低温室へ作動ガスとする圧力ガスを注入し、かつ、前記
パワーピストンの容積減少工程に伴い前記低温室から作
動ガスとしての内部圧力ガスの一部（先の注入量に対し
質量的に相当する量）を排出する圧力ガス給排手段を設
けるスターリングエキスパンダにおいて、前記パワーピ
ストンの容積増加工程における前期に、高温化工程にあ
る前記ディスプレーサピストンの前記パワーピストンに
対する見掛け上の、又は、実際の先行クランク角度差を
拡大して、前記圧力ガス給排手段による注入圧力ガスの
前記低温室から前記高温室への移動を全室容積の増加に
対し相対的に高速化するディスプレーサピストン早戻し
機構を設ける。

【０００６】つまり、この装置構成によれば（図１及び
図２参照）、上記の如くパワーピストン２の容積増加工
程における前期に、高温化工程にあるディスプレーサピ
ストン４のパワーピストン２に対する見掛け上の、又
は、実際の先行クランク角度差Δθを拡大して、その拡
大過程でのディスプレーサピストン４のパワーピストン
２に対する相対速度の高速化により、低温室Ｃへの注入
圧力ガスＳ（例えば蒸気）のディスプレーサピストン動
作による高温室Ｈへの移動をパワーピストン動作による
全室容積Ｖの増加に比べ相対的に高速化することで、注
入圧力ガスＳの高温室Ｈへの移動が全室容積Ｖの増加と
同調的に進行する従来のスターリングエキスパンダに比
べ、容積増加工程における熱再生器７及び加熱器５での
熱付与による内部圧力ガスＳの圧力上昇を効果的に促進
することができ、これにより、比出力を一層効果的に向
上させることができる。

【０００７】なお、請求項１に係る発明に実施にあたっ
ては、容積増加工程の前期にディスプレーサピストン４
のパワーピストン２に対する見掛け上の、又は、実際の
先行クランク角度差Δθを拡大するのに、ディスプレー
サピストン４の動作を速くして先行クランク角度差Δθ
を拡大する形態、逆にパワーピストン２の動作を遅くし
て先行クランク角度差Δθを拡大する形態、あるいはま
た、その両方により先行クランク角度差Δθを拡大する
形態のいずれを採用してもよい。

【０００８】〔２〕請求項２に係る発明では、請求項１
に係る発明の実施において、前記パワーピストンと前記
ディスプレーサピストンを、各ピストンに対して前記高
温室が同じ側に位置する平行姿勢で並列に配置し、両ピ
ストンの中心軸心と平行な姿勢でそれら中心軸心どうし
の間の中央付近に位置する軸心に対し回転中心が直交す
るクランク軸を設け、このクランク軸に前記パワーピス
トン及び前記ディスプレーサピストンを各別のクランク
ロッドを介し連結して、前記ディスプレーサピストン早
戻し機構を構成する。

【０００９】つまり、この構成による作用を例を挙げて
説明すれば、例えば、図１の装置構成においてクランク
軸１７を図中の矢印の向きに回転させる場合、ディスプ
レーサピストン４については、その中心軸心ｑ２に対し
クランク軸１７の回転中心ｑｃが図中左側にズレている
ことから、図１，図２の如く、ディスプレーサピストン
用クランクロッド１９のクランク軸１７に対する連結点
１７ａがイ点〜ハ点に移動する工程（すなわち、本例に
おいてディスプレーサピストン４が上死点から下死点に
移動する高温化工程）で、ディスプレーサピストン４の
平均動作速度が高くなり、一方、同連結点１７ａがハ点
〜イ点に戻る工程（すなわち、本例においてディスプレ
ーサピストン４が下死点から上死点に移動する低温化工
程）で、ディスプレーサピストン４の平均動作速度が低
くなる。

【００１０】また、パワーピストン２については、その
中心軸心ｑ１に対しクランク軸１７の回転中心ｑｃが図
中右側にズレていることから、同図１，図２の如く、パ
ワーピストン用クランクロッド１８のクランク軸１７に
対する連結点１７ａ（本例ではディスプレーサピストン
用クランクロッド１９の連結点に同じ）がロ点〜ニ点に
移動する工程（すなわち、本例においてパワーピストン
２が上死点から下死点に移動する容積増加工程）で、パ
ワーピストン２の平均動作速度が低くなり、一方、同連
結点１７ａがニ点〜ロ点に戻る工程（すなわち、本例に
おいてパワーピストン２が下死点から上死点に移動する
容積減少工程）で、パワーピストン２の平均同動作速度
が高くなる。

【００１１】そして、このように両ピストン２，４の平
均動作速度が周期的に変化することで、両ピストン２，
４の見掛け上のクランク角度差Δθが周期的に変化する
ものとなり、この周期変化において、パワーピストン２
の容積増加工程における前期に、ディスプレーサピスト
ン４の高速動作とパワーピストン２の低速動作とをもっ
て、ディスプレーサピストン４のパワーピストン２に対
する見掛け上の先行クランク角度差Δθが拡大する状態
となる。

【００１２】すなわち、この例に代表されるように、請
求項２に係る発明によれば、両ピストン２，４とクラン
ク軸１７との上記の如き配置関係の設定だけで、パワー
ピストン２の容積増加工程における前期に、ディスプレ
ーサピストン４を高速化し、かつ、パワーピストン２を
低速化する形態（略言すれば、見掛け上のクランク角度
差Δθの拡大を両ピストン２，４において分担する形
態）で、ディスプレーサピストン４のパワーピストン２
に対する見掛け上の先行クランク角度差Δθを効果的に
拡大させることができ、これにより、装置構造を簡略に
しながら請求項１に係る発明の効果を得ることができ
る。

【００１３】〔３〕請求項３に係る発明では、請求項１
又は２に係る発明の実施において、前記圧力ガス給排手
段における前記低温室への圧力ガス注入路に、前記低温
室からの圧力ガスの逆流を阻止する逆止弁を設ける。

【００１４】つまり、この構成によれば（図１参照）、
パワーピストン２の容積増加工程において熱再生器７及
び加熱器５での熱付与による内部圧力ガスＳの圧力上昇
で、その内部圧力ガスＳが圧力ガス注入圧に打ち勝って
低温室Ｃから圧力ガス注入路９へ逆流漏出することを、
上記逆止弁２４により阻止して、そのような逆流漏出に
よる内部圧力ガスＳの圧力上昇値の低下を防止でき、こ
れにより、請求項１又は２に係る発明による比出力の効
果的な向上を確実にすることができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】図１は２シリンダ・ガンマ型のス
ターリングエキスパンダを示し、１はパワーピストン２
を内装したパワーシリンダ、３はディスプレーサピスト
ン４を内装した底部閉塞型のディスプレーサシリンダで
あり、両シリンダ１，３は両ピストン２，４の動作方向
が平行となる平行姿勢で並列に配置してある。

【００１６】パワーシリンダ１のピストン先端側室１ａ
とディスプレーサシリンダ３のピストン先端側室３ａと
は、一連の高温室Ｈとして加熱管５を通じ連通させてあ
り、この高温室Ｈにおいて加熱管５は内部の作動ガスＧ
を加熱する加熱器を構成し、この加熱管５において管内
を通過する作動ガスＧを付帯のバーナ６により加熱す
る。

【００１７】ディスプレーサシリンダ３のピストン基端
側室３ｂは低温室Ｃとして、ディスプレーサピストン４
に形成の内部ガス路４ａを通じディスプレーサシリンダ
３における高温室Ｈとしてのピストン先端側室３ａに連
通させてあり、ディスプレーサピストン４に形成の内部
ガス路４ａには、通気性の蓄熱材充填層からなる熱再生
器７を設けてある。

【００１８】ディスプレーサシリンダ３における低温室
Ｃとしてのピストン基端側室３ｂには、シリンダ底部寄
りに配置して張り出し部３ｃを形成し、この張り出し部
３ｃには、ボイラ８により生成した飽和近傍の高圧蒸気
Ｓを作動ガスＧとして低温室Ｃに注入する蒸気注入路
９、及び、作動ガスＧとしての内部蒸気Ｓを低温室Ｃか
ら外部（大気中ないし復水器）へ排出する蒸気排出路１
０を接続するとともに、蒸気注入路９を開閉する蒸気注
入弁１１、及び、蒸気排出路１０を開閉する蒸気排出弁
１２を設けてある。

【００１９】１３はパワーピストン２のピストンロッド
１４をパワーピストン２の中心軸心ｑ１に沿う姿勢に保
った状態でパワーピストン２とともに往復動作させる案
内機構、１５は同じくディスプレーサピストン４のピス
トンロッド１６をディスプレーサピストン４の中心軸心
ｑ２に沿う姿勢に保った状態でディスプレーサピストン
４とともに往復動作させる案内機構である。

【００２０】１７はクランク軸であり、このクランク軸
１７は、両ピストン２，４の中心軸心ｑ１，ｑ２と平行
な姿勢でそれら中心軸心ｑ１，ｑ２どうしの間の中央付
近に位置する軸心ｑ３に対し回転中心ｑｃが直交する配
置で両シリンダ１，３の底部側に配設し、このクランク
軸１７における共通のクランクピン１７ａ（ないし同位
相に配置した各別のクランクピン）に、パワーピストン
２のピストンロッド１４及びディスプレーサピストン４
のピストンロッド１６を各別のクランクロッド１８，１
９を介して連結してある。

【００２１】また、このクランク軸１７に対し蒸気注入
弁１１及び蒸気排出弁１２は、チェーン連動機構２０，
２１及びカム機構２２，２３を介して連動させるように
してあり、この連動により、蒸気注入弁１１はパワーピ
ストン２の上死点付近で開弁して低温室Ｃへボイラ生成
蒸気Ｓを注入し、また、蒸気排出弁１２はパワーピスト
ン２の下死点付近から上死点への移動過程にかけて開弁
して低温室Ｃから内部蒸気Ｓの一部（先の注入量に対し
質量的に相当する量）を排出する。

【００２２】つまり、以上の構成により、パワーピスト
ン２は、クランク軸１７を図中の矢印の方向に回転させ
ることにおいて、図２の如く、熱再生器７を通じ連通す
る高温室Ｈと低温室Ｃとの全室容積Ｖを増加させる容積
増加工程と、その全室容積Ｖを減少させる容積減少工程
とを往復動作により繰り返し、一方、ディスプレーサピ
ストン４は、パワーピストン２と等しい周期でパワーピ
ストン２に対し先行動作して、パワーピストン２の容積
増加工程の際に低温室Ｃから高温室Ｈへ熱再生器７を通
じ作動ガスＧ（注入蒸気Ｓ）を移動させる高温化工程
と、パワーピストン２の容積減少工程の際に高温室Ｈか
ら低温室Ｃへ作動ガスＧ（膨張後の内部蒸気Ｓ）を移動
させる低温化工程とを往復動作により繰り返す。

【００２３】そして、これらピストン２，４の動作に対
し、パワーピストン２の上死点付近（容積減少工程から
容積増加工程への移行時点付近）で蒸気注入弁１１の開
弁により低温室Ｃへボイラ生成蒸気Ｓを注入し、かつ、
パワーピストン２の下死点付近から上死点への移動過程
（容積増加工程の完了点付近から容積減少工程の途中）
にかけて蒸気排出弁１２の開弁により低温室Ｃから内部
蒸気Ｓの一部を排出することで、図３に実線で示す如き
複合サイクル（一点鎖線で示すスターリングサイクルの
上半部を上部に有し、二点鎖線で示すランキンサイクル
の下半部を下部に有する複合サイクル）を実行させて、
動力を発生させる。

【００２４】また、上記の複合サイクルを実行させるの
に、両ピストン２，４とクランク軸１７とを前述の如く
配置することにより、図１，図２に示す如く、クランク
ピン１７ａのイ点〜ハ点への移動工程（すなわち、ディ
スプレーサピストン４が上死点から下死点に移動する高
温化工程）におけるディスプレーサピストン４の高速動
作と、クランクピン１７ａのロ点〜ニ点への移動工程
（すなわち、パワーピストン２が上死点から下死点に移
動する容積増加工程）でのパワーピストン２の低速動作
とで、パワーピストン２の容積増加工程における前期
に、ディスプレーサピストン４のパワーピストン２に対
する見掛け上の先行クランク角度差Δθを拡大して、蒸
気注入弁１１による注入蒸気Ｓのディスプレーサピスト
ン動作による低温室Ｃから高温室Ｈへの移動を高速化
し、これにより、熱再生器７及び加熱管５での熱付与に
よる内部蒸気Ｓの圧力上昇を促進して比出力を向上させ
るようにしてある。

【００２５】なお、このように容積増加工程における内
部蒸気Ｓの圧力上昇を促進することから、パワーピスト
ン２に対するディスプレーサピストン４の先行クランク
角度差Δθを一定に保って両ピストン２．４を動作させ
る従来の蒸気スターリングエキスパンダに比べ、図３に
示す実施複合サイクルは最高圧力が高くなった縦長のも
のとなる。

【００２６】２４は蒸気注入路９に設けた逆止弁であ
り、パワーピストン２の容積増加工程における内部蒸気
Ｓの圧力上昇で、その内部蒸気Ｓが蒸気注入圧に打ち勝
って低温室Ｃから蒸気注入路９へ逆流することを、この
逆止弁２４により阻止し、これにより、前記の如く内部
蒸気Ｓの圧力上昇を促進することによる比出力の向上を
確実にする。

【００２７】以上、本実施形態では、パワーピストン２
とディスプレーサピストン４を、各ピストン２，４に対
し高温室Ｈが同じ側に位置する平行姿勢で並列に配置に
するとともに、両ピストン２，４の中心軸心ｑ１、ｑ２
と平行な姿勢でそれら中心軸心ｑ１、ｑ２どうしの間の
中央付近に位置する軸心ｑ３に対し回転軸心ｑｃが直交
するクランク軸１７を設け、このクランク軸１７にパワ
ーピストン２及びディスプレーサピストン４を各別のク
ランクロッド１８，１９を介し連結することで、パワー
ピストン２の容積増加工程における前期に、高温化工程
にあるディスプレーサピストン４のパワーピストン２に
対する見掛け上の先行クランク角度差Δθを拡大するデ
ィスプレーサピストン早戻し機構Ｋを構成してある。

【００２８】また、パワーピストン２の容積減少工程か
ら容積増加工程への移行時点付近で低温室Ｃへ作動ガス
Ｇとしての蒸気Ｓ（圧力ガスの一例）を注入し、かつ、
パワーピストン２の容積減少工程に伴い低温室Ｃから作
動ガスＧとしての内部蒸気Ｓ（内部圧力ガス）の一部を
排出する圧力ガス給排手段Ｌを、前記のボイラ８、蒸気
注入路９、蒸気排出路１０、蒸気注入弁１１，蒸気排出
弁１２、チェーン連動機構２０，２１、カム機構２２，
２３により構成してある。

【００２９】〔別実施形態〕次に本発明の別実施形態を
列記する。前述の実施液体では、注入圧力ガスとして蒸
気Ｓを用いる例を示したが、注入圧力ガスには、蒸気Ｓ
に限らず、例えば高圧空気など、その他の種々の気体を
適用できる。

【００３０】前述の実施形態では、蒸気注入弁１１及び
蒸気排出弁１２をチェーン連動機構２０，２１やカム機
構２２，２３などの機械的連動機構を介してクランク軸
１７に連動させることで、低温室Ｃに対する圧力ガス
（蒸気Ｓ）の給排を所定タイミングで行なうようにした
が、これに代え、低温室Ｃに対する圧力ガスの給排をい
わゆる電子制御により所定タイミングで行なうようにし
てもよく、圧力ガス給排手段Ｌの具体的構成は種々の構
成変更が可能である。

【００３１】前述の実施形態では、ディスプレーサピス
トン４の動作を速くするとともに、パワーピストン２の
動作を遅くして、ディスプレーサピストン４のパワーピ
ストン２に対する見掛け上の、又は、実際の先行クラン
ク角度差Δθを容積増加工程の前期に拡大するようにし
たが、これに代え、ディスプレーサピストン４の動作を
速くすることだけで、あるいは逆に、パワーピストン２
の動作を遅くすることだけで、ディスプレーサピストン
４のパワーピストン２に対する見掛け上の、又は、実際
の先行クランク角度差Δθを容積増加工程の前期に拡大
するようにしてもよい。

【００３２】また、前述の実施形態では両ピストン２，
４とクランク軸１７との配置関係により、ディスプレー
サピストン４のパワーピストン２に対する見掛け上の先
行クランク角度差Δθを容積増加工程の前期に拡大する
ようにしたが、パワーピストン２に対するクランク軸と
ディスプレーサピストン４に対するクランク軸との相対
回転速度を変更して、ディスプレーサピストン４のパワ
ーピストン２に対する実際の先行クランク角度差Δθを
容積増加工程の前期に拡大するようにしてもよい。

【００３３】高温室Ｈや低温室Ｃの具体的な室構造、並
びに、高温室Ｈに装備する加熱器５の具体的な構造など
は種々の構成変更が可能であり、また、高温室Ｈと低温
室Ｃとを熱再生器７を通じて連通させるのに、熱再生器
７を設けた内部ガス路４ａをディスプレーサピストン４
に形成するに代え、両室Ｈ，Ｃを連通させる固定管路を
設け、この固定管路に熱再生器７を介装するようにして
もよい。

【００３４】高温室Ｈに装備する加熱器５の熱源や、注
入圧力ガスとして蒸気を用いる場合の蒸気の生成熱源に
は、燃料熱源や電気熱源、あるいは、太陽熱利用熱源や
他の装置・設備からの排熱など、種々の形態のものを採
用できる。また、発生動力は発電用や冷凍機駆動用など
種々の用途に使用できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】装置の構成図

【図２】ピストン動作を示すグラフ

【図３】複合サイクルを示すｐ−Ｖ線図

【図４】従来例を示す装置構成図

【図５】従来のピストン動作を示すグラフ

【符号の説明】

２ パワーピストン ４ ディスプレーサピストン ５ 加熱器 ７ 熱再生器 ９ 圧力ガス注入路 １７ クランク軸 １８，１９ クランクロッド ２４ 逆止弁 Ｃ 低温室 Ｇ 作動ガス Ｈ 高温室 Ｋ ディスプレーサピストン早戻し機構 Ｌ 圧力ガス給排手段 ｑ１，ｑ２ ピストン中心軸心 ｑ３ 軸心 ｑｃ 回転軸心 Ｓ 圧力ガス Δθ 先行クランク角度差

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 591255689 樫山工業株式会社 東京都杉並区高円寺南１丁目32番３号 (72)発明者 柳生 寿美夫 兵庫県尼崎市浜１丁目１番１号 株式会社 クボタ技術開発研究所内 (72)発明者 一色 尚次 東京都世田谷区経堂２丁目29番６号 (72)発明者 一色 誠太 東京都世田谷区経堂２丁目29番６号 (72)発明者 小島 博 山形県酒田市上本町６番７号 前田製管株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 熱再生器を通じて連通する高温室と低温
   室との全室容積を増加させる容積増加工程とその全室容
   積を減少させる容積減少工程とを繰り返すパワーピスト
   ンを設け、 このパワーピストンと等しい周期で動作して、前記パワ
   ーピストンの容積増加工程の際に前記低温室から加熱器
   を備える前記高温室へ前記熱再生器を通じ作動ガスを移
   動させる高温化工程と、前記パワーピストンの容積減少
   工程の際に前記高温室から前記低温室へ前記熱再生器を
   通じ作動ガスを移動させる低温化工程とを繰り返すディ
   スプレーサピストンを設け、 前記パワーピストンの容積減少工程から容積増加工程へ
   の移行時点付近で前記低温室へ作動ガスとする圧力ガス
   を注入し、かつ、前記パワーピストンの容積減少工程に
   伴い前記低温室から作動ガスとしての内部圧力ガスの一
   部を排出する圧力ガス給排手段を設けるスターリングエ
   キスパンダであって、 前記パワーピストンの容積増加工程における前期に、高
   温化工程にある前記ディスプレーサピストンの前記パワ
   ーピストンに対する見掛け上の、又は、実際の先行クラ
   ンク角度差を拡大して、前記圧力ガス給排手段による注
   入圧力ガスの前記低温室から前記高温室への移動を全室
   容積の増加に対し相対的に高速化するディスプレーサピ
   ストン早戻し機構を設けてあるスターリングエキスパン
   ダ。
2. 【請求項２】 前記パワーピストンと前記ディスプレー
   サピストンを、各ピストンに対して前記高温室が同じ側
   に位置する平行姿勢で並列に配置し、 両ピストンの中心軸心と平行な姿勢でそれら中心軸心ど
   うしの間の中央付近に位置する軸心に対し回転中心が直
   交するクランク軸を設け、 このクランク軸に前記パワーピストン及び前記ディスプ
   レーサピストンを各別のクランクロッドを介し連結し
   て、前記ディスプレーサピストン早戻し機構を構成して
   ある請求項１記載のスターリングエキスパンダ。
3. 【請求項３】 前記圧力ガス給排手段における前記低温
   室への圧力ガス注入路に、前記低温室からの圧力ガスの
   逆流を阻止する逆止弁を設けてある請求項１又は２記載
   のスターリングエキスパンダ。