JP2001505638A - 高効率の二重シェル型スターリングエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 改善された高効率の二重シェル型スターリングエンジンが開示されている。前記エンジンに対する改良は、（ａ）二重シェル（２４、３４）内に高圧／高温エンジン部品を封入する。二重シェル（２４、３４）は、液体塩のような非圧縮性の断熱材料（３３）で充填され、これによって、作動温度と圧力とを高めることができる。（ｂ）炭素マトリックスを備えた環状のグラファイト再生器（６）を使用することによって再生器の効率を向上させる。炭素マトリックスは、動作流体の流れに対して直交する方向において熱伝達が増加されている。（ｃ）シリンダー（２０）とパワーピストン（１０）の周囲に設けられた一連の制御されるポート（４０、４１）によって、パワーストロークの間、デッド容積領域を自動的に密封することによって、スロットル（２８）効率を最大限度にする。（ｄ）空気が充填された外側チャンバ（１６）で、動作流体を含む内側チャンバ（１５）を囲むことによって動作流体損失を制限する。外側チャンバ（１６）は、アウトプットシャフト（２９）を囲み、これによって、空気シール（３１）を横切る差圧を最小限度にすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】 ａ）名称：高効率の二重シェル型スターリングエンジン ｂ）背景−関連する出願の相互参照 この先進的なスターリングエンジンは、電気−化学−熱−再充電可能なエネル ギー貯蔵セル（ＥＣＴ ｃｅｌｌ）（１１／２５／１９９６に出願された出願番 号６０／０３１，２２４）と統合できるように構成された。 ｃ）背景−発明の分野 この発明は、スターリングエンジンに関し、特に、 １．最大作動温度を改善し、 ２．性能を最大限度にすることができるように再生器を改善し、 ３．性能を最大限度にし且つ低コストとなるようにスロットリングシステムを改 善し、 ４．外部駆動可能なようにシャフトを高圧常態に封止できるように改善すること に関する。 ｄ）背景−従来技術 過去１０年間にわたって米国特許庁に受け入れられたスターリングエンジンの 改良を行ったタイプの特許調査を行った。発明者は、過去５０年にわたってその 技術を研究し、動力システムとして使用されているスターリングエンジンに関す る技術状態の発展を理解することができた。 スターリングエンジン性能の改善は、これらのエネルギー変換装置の効果を増 加させるために、また、市場への大規模な商業的な進出を許容するために、引き 続いて捜し求められている。コストの低減も、これらのエンジンに関して重要な 研究領域となっている。というのは、スターリングエンジンは、広く商業化に成 功した内燃機関やブレイトン機関のような開放サイクル機関よりもかなり複雑だ からである。 スターリングエンジンの最大効率は、スターリングエンジンが動作流体の最小 温度に対する動作流体の最大温度の比率によって制御されるならば、カルノー効 率に関係している。極端な２つの温度の間の範囲を増加させる技術の改善が、全 体的なサイクル効率の点から効果的である。動作流体の低い方の温度は、冷却源 として用いられる周囲の空気の温度や水温によって典型的に制御される。改善の 主な領域は、動作流体の最大温度の増加に起因している。最大温度は、典型的に スターリングエンジンに対して使用される材料によって制御される。材料、典型 的には高強度のステンレススチール合金が、高温且つ高圧にさらされる。高圧は 、所定のエンジン寸法に対して有用な出力を得るスターリングエンジンの要求条 件のために必要である。スターリングエンジンは、高性能エンジンの場合、その 内圧が５０ないし２００気圧で作動可能になっている。 スターリングエンジンは、閉サイクルエンジン（ｃｌｏｓｅｄ ｃｙｃｌｅｅ ｎｇｉｎｅ）であることから、熱は、コンテナー材料を通って移動し、動作流体 内に入る。前記コンテナー材料は、熱伝達率を最大限度にすることができるよう にできるだけ薄く作られている。高圧と高温の組み合わせで、スターリングエン ジンの温度は、約８００℃に制限される。セラミック材料が、より高温を許容で きる技術として研究されてきた。しかしながら、もろさ及び高いコストによって 、セラミックの実施は困難である。 （１９９５年９月２９日に出願された）Ｗ．Ｈｏｕｔｍａｎに付与された米国 特許第５，６１１，２０１号に係わるスターリングエンジンは、ステンレススチ ール（ステンレス鋼）技術に基づいた進んだスターリングエンジンを示している 。このエンジンは、最大温度を８００℃の範囲に制限する大きな差圧にさらされ る高温構成要素を備えている。（１９９５年２月１４日に出願された）Ｙｕｔａ ｋａ Ｍｏｍｏｓｅ，Ａｎｊｏ；Ｔｅｔｓｕｍｉ Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｏｋａｚ ａｋｉ；及びＨｉｒｏｙｕｋｉ Ｏｈｕｃｈｉ，Ｔｏｙｏａｋｅに付与された米 国特許第５，３８８，４１０号は、高温及び高圧にさらされる部品番号２２ａな いしｄが付与された一連のチューブを示している。最大温度は、熱チューブの温 度及び圧力の結合された効果によって制限される。（１９９５年１月２４日に出 願された）Ｔａｋｅｙｏｓｈｉ Ｋａｍｉｎｉｓｈｉｚｏｎｏ，Ｃｈｉｒ ｙｕ；Ｔｅｔｓｕｍｉ Ｗａｔａｎａｂｅ，Ｏｋａｚａｋｉ；Ｙｕｔａｋａ Ｍ ｏｍｏｓｅ，Ａｎｊｏに付与された米国特許第５，３８３，３３４号は、再び、 高温及び大きな差圧にさらされる、部品番号１８が付与されたヒーターチューブ を示している。（１９９５年７月１８日に出願された）Ｄｏｎｇ Ｋ．Ｓｈｉｎ ；Ｋｙｕｎｇｋｉに付与された米国特許第５，４３３，０７８号は、また、高温 及び大きな差圧にさらされる、部品番号１が付与されたヒーターチューブを示１ している。（１９９６年９月１７日に出願された）Ｙｕｔａｋａ Ｍｏｍｏｓｅ ；Ｋｏｊｉ，Ｆｕｊｉｗａｒａ；Ｊｕｎｉｔｉ Ｍｉｔａに付与された米国特許 第５，５５５，７２９号は、高温と大きな差圧に依然さらされる、部品番号１５ が付与された、ヒーターチューブ用の、平らにされたチューブ形状寸法（ジオメ トリー）を使用している。前記チューブの平坦な側は、追加の応力を前記管壁に 加える。（１９９１年１２月２４日に出願された）Ｒｏｅｌｆ Ｍｅｉｊｅｒ， Ｅｒｎｓｔ Ｍｅｉｊｅｒ及びＴｅｄ Ｇｏｄｅｔｔに付与された米国特許第５ ，０７４，１１４号は、高温及び高圧にさらされるヒーターパイプを示している 。 最大性能（能力）に関して重要な、スターリングエンジンにおける次の項目は 、再生器である。この装置は、１秒毎に２０ないし１００回となる可能性のある エンジンの各サイクル毎に、動作流体を加熱し且つ冷却しなければならない。典 型的に過去に使用された再生器は、メッシュ状のスクリーン（ｍｅｓｈ ｓｃｒ ｅｅｎ）タイプの再生器であった。前記再生器は、微細なメッシュ状のスクリー ンを、複数層に高密度にパッキングしたものとなっている。前記層の厚さは、ス クリーンの厚さの１００倍となっている。微細なスクリーンと多数層は、大変に 高い率の要求性能で、熱を伝達することが要求される。これらのスクリーン再生 器では、動作流体（典型的には、ヘリウム、水素、又は空気）が高速で前記メッ シュを通って移動したとき、著しい圧力降下が生じる。したがって、スターリン グエンジンの性能は、メッシュ状のスクリーンの使用によって制限されている。 大変に小さなスターリングエンジンに関しては、単一の環状スロットの使用が成 功した。前記スロットは、圧力降下を減少させる。しかし、前記スロットは、単 一スロット再生器の表面積の大きさによって制限される。（１９９５年２月１４ 日に出願された）Ｙｕｔａｋａ Ｍｏｍｏｓｅ，Ａｎｊｏ；Ｔｅｔｓｕｍｉ Ｗ ａｔａｎａｂｅ，Ｏｋａｚａｋｉ及びＨｉｒｏｙｕｋｉ Ｏｈｕｃｈｉ，Ｔｏｙ ｏａｋｅに付与された来国特許第５，３８８，４１０号は、部品番号２５が付与 された、加熱チューブ及び冷却チューブの内側に設けられたメッシュ再生器を示 している。この構造に対する改善は、部品番号２６としてこの特許に示されてい る。この特許は、ヒーターパイプの内側に配置された一連の小さな環状のパイプ を使用している。前記最大熱伝達率は、前記パイプの最小直径によって制限され る。その小さなチューブは、動作流体の流れを遮断するそれらの外面で互いに接 触している。 スターリングエンジンのスロットリングは、典型的に、前記エンジン内側で動 作流体量を変えることによって、成し遂げられる。この技術では、動作流体を移 動させるために、著しい量を圧送し且つ弁での流れ調節を行うハードウェアが要 求される。これは、高い作動圧力によって成し遂げられており、それによって、 圧送用のハードウェアのサイズを大型化してしまう。スターリングエンジンを減 速するための第２の技術は、デッド容積に連結されたエンジン内の開口ポートに 関係している。この技術は、動力（パワー）を下げるシステム全体の容積を増加 させるばかりでなく、デッド容積がより大きくなって効率が著しく減少する。前 記エンジンは、ピストンストローク全体にわたって、前記大きなデッド容積にさ らされる。（１９９５年９月２９日に出願された）Ｗ．Ｈｏｕｔｍａｎに付与さ れた米国特許第５，６１１，２０１号と、（１９９１年１２月２４日に出願され た）Ｒｏｅｌｆ Ｍｅｉｊｅｒ，Ｅｒｎｓｔ Ｍｅｉｊｅｒ及びＴｅｄ Ｇｏｄ ｅｔｔに付与された米国特許第５，０７４，１１４号は、各ピストンに直接的に 連結された角度を可変できるプレートの使用という点において、独特なものとな っている。前記プレートの角度の減少によって、ピストンの移動が減少し、それ によって、動力レベルも減少する。前記プレート角度を使用するスロットリング 技術は、プレートの揺動をトルクに変換するときに発生する大きな負荷のため、 システムの重量がより嵩むという不利益がある。 スターリングエンジンに関するさらに別の重要な問題は、封止（シーリング） システムである。加圧されたクランクケースを備えたスターリングエンジンが、 圧力シェルの外側に伸長するアウトプットシャフトを備えている場合、クランク シャフト上での封止（シーリング）問題を取り扱わなければならない。前記シー ルでの流体漏れは、外部のシャフトシステムにとって大きな問題である。前記シ ール問題は、発電機やポンプを、スターリングエンジンのハウジングの内側に配 置することによって、克服される。この技術は、高圧の回転シールを不要にする 。この回転シールは、摺動シールに対して封止するよりも容易である。クランク ケースを加圧することによって、完全な摺動シールの必要性はなくなるが、回転 シールが必要となる。高圧シールを行うと、コストが高くなり、前記エンジンの 動作流体を取り替えることが必要になる可能性も生じるという不利益がある。高 圧シールは、ライフタイム（寿命）を制限し、これにより、シールの取り替え（ 交換）が必要となる。 ｅ）目的及び効果 したがって、本願発明の目的及び効果は、以下の通りである。 本願発明に係わるスターリングエンジンは、従来技術のものよりも著しく効率 を増加させる。従来技術のものよりも２０％高い効率が期待される。これは、燃 料消費低減、エンジン寸法低減、重量低減及びコスト低減という見地から、直接 的な効果を奏する。高効率は、２つの主な特徴の組み合わせ：すなわち、二重シ エル収納システム（ｄｕａｌ ｓｈｅｌｌ ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｓｙｓｔ ｅｍ）と、改善された環状の再生器との組み合わせによって達成される。 二重シェル収納システムは、エンジンの内部圧力変動に整合する、時間につれ 変化する圧力場（ｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｉｅｌｄ） を提供する。前記圧力場は、高温の熱伝達配管での差圧を著しく減少させる。差 圧を下げることによって、熱伝達配管は、著しく高温で作動し、これによって、 効率を直接的に改善することができる。 前記改善された再生器は、前記メッシュシステムに関連した大きな圧力降下を 生じることなく、メッシュ再生器と同じ熱量を吸収できるように構成されている 。前記環状の再生器は、さらに、前記メッシュシステムに対して前面面積を減少 させた状態で、作動させることができるという効果を有している。前面面積の減 少による効果は、前記環状の再生器の面積が、ヒーターチューブ（すなわち、ヒ ーター管）の面積と、冷却チューブ（すなわち、冷却管）の面積に、よりしっか りと整合するということである。これは、大きな再生器領域システムで一般的に 必要とされる、収束し且つ発散するダクト伝達領域（ｄｕｃｔｉｎｇ ｒｅｇｉ ｏｎ）に関連した損失を除去する。収束し且つ発散するダクト伝達領域の除去に よって、スターリングエンジンのデッド容積の減少により、当該スターリングエ ンジンがさらに改善される。デッド容積の減少によって、動力レベルの改善が図 られ、システムの効率が増加する。本願発明に係わる再生器の実施例では、炭素 マトリックス（カーボンマトリックス）に結合されたグラファイト繊維を用いて いる。前記グラファイトは、円周方向に沿って好適な配向の繊維を有しており、 それによって、軸線方向に対して円周方向に沿って、１００ないし１倍の伝導率 の増加が許容される。最適の再生器は、軸線方向の熱の伝導率は、ゼロで、周辺 に沿った伝導率は大変高くなっている。 本願に示されたスターリングエンジンは、さらに、スロットリングシステムを 簡単にしたという点において、改善されている。前記新しいシステムは、低い動 力レベルで、高い効率を備えている。それは、また、前記エンジンの動力レベル を変える場合に、システムの重量をきわめて軽くし、システムを簡易にし、また 、システムを低コストにすることができる。前記システムは、さらに、漏れる傾 向にある大規模な配管及びポンプシステムが必要ないという効果を有している。 この新しいスターリングエンジン構造の別の効果は、二重チャンバ封止（シー リング）システムである。この新しいシステムは、空気が充填されたバッファチ ャンバを提供することによって、外部シールでの動作流体の損失を除去しており 、前記バッファチャンバは、圧送される周囲空気を用いることによって、所定圧 力に維持される。 ｆ）図面及び図 図１は、完全なスターリングエンジンシステム用の全体的な構造を示す側面図 である。図２は、螺旋形に巻きつけられた環状の再生器の上面図である。図２は 、図３に示された断面ＡＡとして示された断面の破断位置を示している。図３は 、断面ＡＡに沿って破断した再生器の側面図である。図４は、スロットルリング アセンブリの側面図を示している。そのアセンブリは、スロットルシステムの移 動可能な構成要素となっている。図５は、前記スロットル領域におけるシリンダ ー断面を示す側面図である。 ｇ）参照符号のリスト部品番号 部品名 １ ディスプレーサピストン ２ 膨張ベローズ ３ ヒーターチューブ（ヒーター管） ４ 液体金属領域 ５ 熱伝達管（熱伝達チューブ） ６ グラファイト再生器 ７ 冷却パイプ（冷却管） ８ 空気ポンプ用の嵌合部 ９ 冷却流体ポート １０ パワーピストン １１ ロッドガイド １２ 再生器断熱材 １３ 外側フランジ １４ 滑り嵌め接合部 １５ ヘリウムチャンバ １６ 空気チャンバ １７ クランクシャフト １８ｉ 上部コネクティングロッド １８ｊ 下部コネクティングロッド １８ｏ 外側コネクティングロッド １９ｉ センターコネクティングピン（中心コネクティングピン） １９ｏ 外側コネクティングピン ２０ シリンダー ２１ 下部ハウジング ２２ 冷却フランジ ２３ 冷却ハウジング ２４ 外側シェル ２５ ドーム ２６ ドームプレート ２７ 圧力シェルアセンブリ ２８ スロットル ２９ アウトプットシャフト ３０ 高圧用のシール及びベアリング ３１ 低圧用のシール及びベアリング ３２ シャフト嵌合部 ３３ 液体塩領域（Ｌｉｑｕｉｄ Ｓａｌｔ Ｒｅｇｉｏｎ） ３４ 塩シェル ３５ 上部シェル取付け嵌合部 ３６ スロットルコントロールウォーム ３７ 塩ポート ３８ ヒーターチューブ断熱材（ヒーター管断熱材） ３９ 液体金属ポート ４０ シリンダーポート ４１ スロットルポート ４２ スロットルカラー ４３ ウォームギヤ ４４ スロットルベント（スロットル通気孔） ４５ ディスプレーサベント（ディスプレーサ通気孔） ４６ ディスプレーサ塩領域 ４７ ディスプレーサ内部球体 ４８ スロットルハウジング ４９ スロットルブリスターハウジング ５０ クランクシャフト端プレート ５１ 塩シェル嵌合部 ５２ 塩シェルキャップ ５３ パワーピストンシール ５４ パワーピストン軸線方向ベアリング ５５ 下部シェル取付け嵌合部 ５６ シェルボルト ５７ 下部ハウジングボルト ５８ ひと続きのセラミック（ｃｅｒａｍｉｃ ｓｔｒｉｎｇ） ｈ）発明の概要 本願に説明されているスターリングエンジンは、断熱式二重シェル型収納シス テム（ｉｎｓｕｌａｔｉｎｇ ｄｕａｌ ｓｈｅｌｌ ｃｏｎｔａｉｎｍｅｎｔ ｓｙｓｔｅｍ）を使用しているという点において、独特なものとなっている。 外側シェルは、時間につれ変化する圧力場（ｔｉｍｅ ｖａｒｙｉｎｇ ｐｒｅ ｓｓｕｒｅ−ｆｉｅｌｄ）を提供している。それによって、重要な高温構成要素 での差圧が著しく減少され、これにより、前記エンジンは、著しい高温でも作動 することができる。前記シェルには、液体材料が充填されている。前記液体材料 は、断熱でほぼ非圧縮性の領域を提供している。前記液体材料は、繊維材料を備 えており、前記繊維材料は、前記シェル全体に亘って分散させられており、これ によって、前記液体材料内の対流を防止することができる。 第２の独特な特徴は、環状の再生器である。前記環状の再生器は、マトリック スによって圧力損失を減少させた必要な熱伝達特性を提供する。前記再生器は、 さらに、流れの方向に対し直交する方向において、好適な熱伝導率（熱伝導性） を備えた材料を使用するという利益を有している。これによって、所定の再生器 位置での最大の熱吸収と、軸線方向に沿った伝導による最小限の熱損失とを許容 する。 前記スターリングエンジン構造の第３の独特な特徴は、スロットリングシステ ムに関連している。前記スロットルは、部分的なスロットルで前記エンジンを効 率的に作動させるための、簡単で強靱な機構を提供する。前記スロットル構造は 、パワーピストンの移動方向に沿って設けられた一連の通気（または、ガス抜き ）ポートを使用する。前記ポートは、下部ハウジングに選択的に通じ、それによ って、出力を減少させることができる。 第４の独特な特徴は、二重チャンバのシールシステムに関連する。前記システ ムは、内側チャンバ内の動作流体を隔離し、それによって、流体損失を防止する ことができる。外側チャンバは、周囲の環境で加圧され、その結果、外側のガス で再圧送できるようになっている。 Ｉ）主な実施例の説明 （太字の単語は、図中の部品名として示されている） 図１の図面は、スターリングエンジンシステムの側面図を示している。その図 は、この構造の独特な特徴部分の全体にわたる完成品を示している。 前記スターリングエンジンは、クランクシャフト（１７）に直接的に連結され た２つのピストン構造を示している。トップピストンはディスプレーサピストン （１）となっており、ボトムピストンはパワーピストン（１０）となっている。 ディスプレーサピストン（１）は、パワーピストン（１０）に対してほぼ６０° ないし１２０°だけ位相を異にしている。この構造は、供給された熱源や冷却源 から動力を発生することができるように構成されている。前記２つのピストンの 間の位相角は、パワーピストン（１０）が上死点に達するとき、ディスプレーサ ピストン（１）が下方に移動するように設定されている。そのため、ディスプレ ーサピストン（１）の位相は、６０°ないし１２０°だけ、パワーピストン（１ ０）の位相よりも進んでいる。図１は、連続して連結された１セットの２つのロ ッドを備えたディスプレーサピストン（１）を示している。ディスプレーサピス トン（１）に連結されたロッドは、上部コネクティングロッド（１８１）である 。上部コネクティングロッド（１８ｉ）とクランクシャフト（１７）とを連結す るロッドは、下部コネクティングロッド（１８ｊ）である。パワーピストン（１ ０）は、１セットの２つの同じ外側コネクティングロッド（１８ｏ）を備えてい る。両方の外側コネクティングロッド（１８ｏ）は、１セットのコネクティング ビン（１９ｏ）とクランクシャフト（１７）とによって、パワーピストン（１０ ）に取り付けられている。上部コネクティングロッド（１８ｉ）は、ロッドガイ ド（１１）を通っている。それによって、上部コネクティングロッド（１８ｉ） は、前記２つのピストンに対し、純然たる垂直運動ができるように保持される。 上部コネクティングロッド（１８ｉ）は、コネクティングピン（１９ｉ）を備え ており、コネクティングピン（１９ｉ）は、ロッドガイド（１１）に取り付けら れている。前記２つのピストンは、シリンダー（２０）の内側で垂直方向に移動 する。ピストンリングが、各ピストンに示されている。パワーピストン（１０） とロッドガイド（１１）とは、サイドフランジに取り付けられた、図示されてい ない軸線方向ベアリングを備えている。パワーピストン（１０）は、１セットの 軸線方向ベアリングを備えている。前記１セットの軸線方向ベアリングは、ピス トンフランジの周囲で少なくとも３つの位置に設けられている。前記１セットの 軸線方向ベアリングは、シリンダー（２０）上で転動する。ロッドガイド（１１ ）は、図１の前方側及び後方側に配置された、１セットの２つの軸線方向ベアリ ングを備えている。前記１セットの２つの軸線方向ベアリングは、パワーピスト ン（１０）の内壁に支えられて動く。下部コネクティングロッド（１８ｊ）及び 外側コネクティングロッド（１８ｏ）に連結される適切な位置で、ベアリングが クランクシャフト（１７）端上を摺動できるように構成されている。パワーピス トン（１０）は、パワーピストンシール（５３）と、パワーピストン（１０）の 内側に設けられたパワーピストン軸線方向ベアリング、すなわちパワーピストン アキシァルベアリング（５４）とを有している。上部コネクティングロッド（１ ８１）は、パワーピストンシール（５３）とパワーピストン軸線方向ベアリング （５４）とに載せられている。 シリンダー（２０）は、下部ハウジング（２１）に直接的に取り付けられてお り、当該シリンダーの頂部を除いて、封止されたユニットを形成している。下部 ハウジング（２１）は、中央セクションと、１セットの２つのクランクシャフト 端プレート（５０）とを備えている。２つのクランクシャフト端プレート（５０ ）は、いくつかの数の下部ハウジングボルト（５７）を使用することによって、 そのフランジ位置で中央セクションにボルト止めされている。下部ハウジング（ ２１）は、アウトプットシャフト（２９）を備えた状態で、又はアウトプットシ ャフト（２９）を備えることなく、組み立てられる。下部ハウジング（２１）の センターハウジング（中央ハウジング）には、動作流体、すなわちヘリウム（Ｈ ｅｌｉｕｍ）が入っている。バッファ用の流体空気（ｂｕｆｆｅｒ ｆｌｕｉｄ ａｉｒ）が、高圧用のシール及びベアリング（３０）の隣にあるチャンバに入 っている。別体の空気チャンバを設けることにより、高圧のヘリウムチャンバ（ １５）から直接的に周囲空気まで伸長するアウトプットシャフト（２９）に対す る封止の問題を取り除くことができる。１セットの空気チャンバ（１６）が、ヘ リウムとほぼ同じ圧力に保持されている。これによって、ヘリウムチャンバと空 気チャンバとの間のシール及びベアリングを、簡単な低圧用のシール及びベアリ ング（３１）とすることができる。前記エンジンは、両方の空気チャンバ（１６ ）を用いることができる。あるいは、前記エンジンは、アウトプットシャフト（ ２９）を備えた一方の空気チャンバのみを備えることもできる。この場合におい ては、左側のチャンバは、ヘリウムチャンバ（１５）に接続される。高圧用のシ ール及びベアリング（３０）は、周囲状況と空気チャンバ（１６）との間の大き な差圧を保持する。これによって、小さな空気ポンプを、空気ポンプ用の嵌合部 （８）に取り付けることができ、また、高圧用のシール及びベアリング（３０） でのゆっくりとした漏れ率のため、圧力損失を容易に維持することができる。下 部ハウジングは、外部動力出力システムと内部動力出力システムの両方のシステ ムを使用できる。図示されない発生器が、内部において、シャフト嵌合部（３２ ）で、クランクシャフト（１７）に取り付けられる典型的な装置を表している。 クランクシャフト（１７）のベアリングは、空気チャンバ（１６）において、 ヘリウムに対して封止されていることから、前記３つのベアリングを潤滑するオ イルを空気領域において使用することが可能である。下部ハウジング（２１）の どちらかの一方の端に設けられたフランジによって、ベアリングやクランクシャ フト領域に近づく（アクセスする）ことができる。 スロットル（２８）が、シリンダー（２０）の周囲に示されている。スロット ル（２８）は、スロットルカラーすなわちスロットル環（４２）に支えられて移 動する。スロットル（２８）は、周辺に沿ってジグザグに配置された複数のセッ トからなる孔を備えている。スロットル（２８）の孔は、当該スロットル（２８ ）の位置に依存するシリンダー（２０）の孔に対して整列している。ウォームギ ヤ（４３）が、スロットル（２８）に取り付けられている。スロットルコントロ ールウォーム（３６）が、ウォームギヤ（４３）に取り付けられている。スロッ トルハウジング（４８）がスロットル（２８）を囲んでおり、スロットルハウジ ング（４８）の底部が下部ハウジング（２１）に取り付けられており、スロット ルハウジング（４８）の頂部がシリンダー（２０）に取り付けられている。スロ ットルハウジングブリスター（４９）が、スロットルハウジング（４８）に配置 されており、スロットルコントロールウォーム（３６）を囲んでいる。内部駆動 装置又は外部駆動装置を、スロットルコントロールウォーム（３６）に取り付け ることができる。スロットルベントすなわちスロットル通気孔（４４）が、下部 ハウジング（２１）に設けられた一連の孔からなっている。 シリンダー（２０）の頂部には、圧力シェルアセンブリ（２７）がかぶせられ ている。圧力シェルアセンブリ（２７）は、外側フランジ（１３）を備えている 。外側フランジ（１３）は、いくつかの数の上部シェル取付け嵌合部（３５）位 置で、冷却フランジ（２２）にボルト止めされている。上部シェル取付け嵌合部 （３５）は、１セットのシェルボルト（５６）を用いることによって、１セット の下部シェル取付け嵌合部（５５）にボルト止めされている。外側フランジ（１ ３）は、外側シェル（２４）に溶接されている。ドーム（２５）と外側シェル（ ２４）とが、ドームプレート（２６）に溶接されている。これらの溶接された４ つの部品が、圧力シェルアセンブリ（２７）を形成している。この圧力シェルア センブリ（２７）は、滑り嵌め接合部（１４）でシリンダー（２０）に、取り外 し可能にぴったりと接合できるようになっている。 冷却フランジ（２２）は、外側フランジ（１３）の箇所で、圧力シェルアセン ブリ（２７）に取り付けられている。冷却ハウジング（２３）が、外側ジャケッ トからなっている。前記外側ジャケットは、その底部で、スロットルハウジング （４８）に取り付けられている。冷却ハウジング（２３）は、また、冷却フラン ジ（２２）に取り付けられている。冷却フランジ（２２）は、シリンダー（２０ ）に取り付けられている。冷却ハウジング（２３）は、１セットの２つの冷却流 体ポート（９）を備えている。１セットの２つの冷却流体ポート（９）は、冷却 ハウジング（２３）の両側に設けられている。 冷却ハウジング（２３）と圧力シェルアセンブリ（２７）とが一緒にシリンダ ー（２０）上に取り付けられた状態で、完全に封止（換言すれば、密封又はシー ル）された容器が、形成されている。ガスケットが、外側フランジ（１３）と冷 却フランジ（２２）との間で使用されている。 冷却ハウジング（２３）には、１セットの冷却パイプすなわち冷却管（７）が 設けられている。１セットの冷却パイプ（７）は、冷却フランジ（２２）とシリ ンダー（２０）とに、ろうづけされている。種々のエンジンの寸法に応じて、冷 却パイプ（７）の数、寸法及び長さを変えることができる。 圧力シェルアセンブリ（２７）は、ドーム（２５）の内側に設けられた１セッ トの熱伝達管すなわち伝熱管（５）を備えている。熱伝達管（５）は、各管に対 する２つの位置でドームプレート（２６）に溶接されている。全ての熱伝達管（ ５）は一端を有しており、前記一端は、シリンダー（２０）の真上の領域に溶接 されている。熱伝達管（５）の第２の端は、外側シェル（２４）とシリンダー（ ２０）との間に形成された環部上で溶接されている。種々のエンジンの寸法に応 じて、熱伝達管（５）の数、寸法及び長さを変えることができる。ドームプレー ト（２６）は、膨張ベローズ（２）、換言すれば膨張ベロー（２）を備えている 。膨張ベローズ（２）は、ドーム（２５）の内側に設けられており、ドームプレ ート（２６）に機械加工され、又は、ドームプレート（２６）に取り付けられて いる。圧力シェルアセンブリ（２７）は、また、ドーム（２５）を介して取り付 けられたヒーターパイプすなわちヒーター管（３）を備えている。ヒーターパイ プの位置、数及び寸法は、具体的なエンジンの要求によって決定される。ドーム （２５）とドームプレート（２６）との間の領域は、液体金属領域（４）で満た されている。液体金属領域（４）は、キャビティを完全に満たしている。ナトリ ウム（ｓｏｄｉｕｍ）が、エンジン作動範囲にわたって用いることができる、高 い伝導性を有する液体金属となっている。 塩シェル（３４）が、圧力シェルアセンブリ（２７）を囲んでいる。塩シェル （３４）には、低融点の塩混合物が入っている。前記低融点の塩混合物は、塩シ ェル（３４）及び圧力シェルアセンブリ（２７）の作動温度にわたって液体のま まとなっている。この領域に対して使用可能な塩は、ボロンアンハイドライド（ Ｂｏｒｏｎ Ａｎｈｙｄｒｉｄｅ：無水ホウ素又は無水ホウ酸）、又は、ボロン アンハイドライド及び酸化ビスマス（Ｂｉｓｍｕｔｈ Ｏｘｉｄｅ）の混合物と することができる。セラミック繊維（セラミックファイバ）のような充填材又は 同様な材料が、液体塩領域（３３）に配置されている。塩シェル（３４）は、補 強塩シェル嵌合部（５１）を備えている。補強塩シェル嵌合部（５１）は、ヒー ターチューブ（３）が取り付けられる頂部に取り付けられている。ヒーターチュ ーブ（３）は、底部が封止され頂部が補強塩シェル嵌合部（５１）に取り付けら れた単一のチューブとして示されている。塩シェルキャップ（５２）が、補強塩 シェル嵌合部（５１）に取り付けられている。ヒーターチューブ断熱材（３８） が、ヒーターチューブ（３）の内側に配置されており、前記塩領域をヒーターチ ューブ（３）から分離している。ドーム（２５）と塩シェル（３４）とは、両方 とも、流体を充填し且つ排出するためのアクセスポートを有している。前記液体 金属は、液体金属ポート（３９）を介してアクセスされる。前記液体塩は、塩ポ ート（３７）を介してアクセスされる。 外側シェル（２４）とシリンダー（２０）との間の領域は、グラファイト再生 器（６）で満たされている。グラファイト再生器（６）は、外側フランジ（１３ ）を切り離すと圧力シェルアセンブリから取り外すことができる、圧力シェルア センブリとは別体となった一体的な（すなわち、ワンピース）材料となっている 。グラファイト再生器（６）は、グラファイト繊維を巻き付けてなる環状体（す なわち、コイル）からなっている。前記グラファイト繊維は、加熱され、炭素材 料に変換される樹脂が取り除かれている。前記コイルは、プレプレグ材からなる １軸のグラファイトテープ（ｐｒｅｐｒｅｇ ｕｎｉ−ａｘｉａｌ ｇｒａｐｈ ｉｔｅ ｔａｐｅ）を、焦げつき防止加工を施した裏当て材料（ｎｏｎ−ｓｔｉ ｃｋ ｂａｃｋｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌ）に、垂線に対して小さなねじれ角で 積層することによって、形成されている。そのようなコイルとして、例えば、窒 化ホウ素（Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）がコーティング（被覆）されたスチー ル製のコイルがある。前記スチール製のコイルは、わずか０．０１インチの厚さ とすることができ、再生器の長さよりも少し幅の広くすることができ、また、数 フィートの長さとすることができる。前記ねじれ角は、変更でき、しかも、５° ないし１５°とすることができる。プレプレグ材からなる１軸のグラファイトテ ープの第２の層が、下記ねじれ角で、前記第１の層上に加えられる。しかし、こ のときのねじれ角は、垂線からもう一方の方向に、５°ないし１５°だけそれて いる。その結果積層されたグラファイト繊維は、垂線に対しておおよそ＋１５° 又は−１５°だけそれて伸長する繊維を備えることになる。図１において、垂線 は、左側から右側に、または、右側から左側への方向である。グラファイト再生 器（６）は、図１において、一連の垂直線として表されている。積層されたグラ ファイト繊維は、シリンダー（２０）の周囲に巻きつけられた、たるんだロール 紙のようになっている。そのとき、垂線は、前記ロール紙の長手方向となってい る。グラファイト繊維からなる２つの層が硬化させられ焼き固められて、炭素− 炭素マトリックス（ｃａｒｂｏｎ−ｃａｒｂｏｎ ｍａｔｒｉｘ）が形成される と、前記２つの層は、前記スチール製のコイルから解かれ、環状形状のたるんだ コイルに形成される。スペーサーが、各グラファイト層の間に置かれ、各層の間 の環状のギャップ（間隙）が維持されている。ひと続きのセラミック（５８）の ような、熱伝導率（熱伝導性）が低い材料を、スペーサーとして用いることがで きる。グラファイト再生器（６）は、圧力シェルアセンブリ（２７）の内側に配 置され、組み立てられている。断熱材の層が、グラファイト再生器（６）と、再 生器断熱材（１２）を形成するシリンダー（２０）との間に配置されている。 ディスプレーサピストン（１）は、当該ピストンの底部で、上部コネクティン グロッド（１８ｉ）に取り付けられているように示されている。小さなディスプ レーサベント（４５）が、上部コネクティングロッド（１８ｉ）の内側に示され ている。ディスプレーサピストン（１）は、内側に配置されたディスプレーサ内 部球体（４７）を備えて示されている。ディスプレーサベント（４５）は、ディ スプレーサ内部球体（４７）に接続されている。ディスプレーサ塩領域（４６） が、前記球体と前記ピストンとの間の領域を充填している。ディスプレーサ塩領 域は、液体塩領域と同じ充填材を備えている。充填材は、セラミックマット又は これと同様な物質とすることができる。 図２は、コイル状のグラファイト再生器（６）の上面図を示している。グラフ ァイト再生器（６）は、１又はそれ以上の層、あるいは、前記層を一緒に保持し 剛性を加える炭素マトリックスを備えたグラファイト繊維からなっている。ひと 続きのセラミック（５８）は、最小限の３つの位置で、当該ひと続きのセラミッ クが各位置に設けられた状態で、前記再生器を通して組み入れられる。 図３は、断面ＡＡを通して破断した前記再生器の側面図である。ひと続きのセ ラミック（５８）は、前記再生器の各層を通して、ひと続きで１本の長さとして 組み入れられる。ひと続きのセラミック（５８）は、グラファイト流路に対して 間隔を与えている。 図４は、前記スロットルリングアセンブリの側面図を示している。前記スロッ トルリングアセンブリは、ウォームギヤ（４３）に取り付けられたスロットル（ ２８）を備えている。スロットルコントロールウォーム（３６）は、ウォームギ ヤ（４３）に取り付けられて示されている。一連のポート（４１）が、スロット ル（２８）を通して穿孔され、シリンダー（２０）の孔に整合するように設定さ れている。ブランクスペース（ｂｌａｎｋ ｓｐａｃｅ）が、スロットル（２８ ）の方々で延びる各セットのポート（４１）を分離している。 図５は、前記シリンダースロットルアセンブリの側面図を示している。前記シ リンダースロットルアセンブリは、シリンダー（２０）と、スロットルカラー（ ４２）と、１セットのシリンダーポート（４０）とを備えている。スロットル（ ２８）は、スロットルカラー（４２）に支えられて動く。シリンダーポート（４ ０）は、複数セットの孔が、シリンダー（２０）とスロットルハウジング（４８ ）との間で開口することができるように穿孔されている。 ｊ）主要実施例の作動動作流体（作動流体）の動き 図１のスターリングエンジンの作動を以下説明する。前記スターリングエンジ ンが作動すると、動力（パワー）を発生するかあるいは冷却を行うヒートポンプ として作動する。その相違は、ディスプレーサの位相角が、パワーピストンより 進んでいるか又はパワーピストンより遅れているか否かによって決定される。図 １は、回転シャフト動力を発生できるように構成されたエンジンを示している。 シリンダー（２０）は、下部ハウジング（２１）に取り付けられており、パワー ピストン（１０）とディスプレーサピストン（１）の両方を含んでいる。シャフ ト動力を発生するために、ディスプレーサピストン（１）は、前記七ットの上部 コネクティングロッド（１８１）及び下部コネクティングロッド（１８ｊ）を介 して、前記セットの外側コネクティングロッド（１８ｏ）及びパワーピストン（ １０）より６０°ないし１２０°進んだ角度で、クランクシャフト（１７）に取 り付けられている。下部ピストン、すなわちパワーピストン（１０）が、クラン クシャフト（１７）に動力を供給している。 上部ピストン、すなわちディスプレーサピストン（１）は、クランクシャフト （１７）によって駆動されている。ディスプレーサピストン（１）は、ディスプ レーサピストン（１）の真下にあるチャンバと、ディスプレーサピストン（１） の真上にあるチャンバとの間で、動作流体（換言すれば、作動流体）を移動させ る手段を構成している。動作流体は、ディスプレーサピストン（１）の下方への 移動によって、強制的に圧送され、１セットの冷却パイプ（７）、グラファイト 再生器（６）及び１セットの熱伝達管（５）を介して、ディスプレーサピストン （１）の下にある領域から、ディスプレーサピストン（１）の上にある領域まで 、移動させられる。動作流体は、ディスプレーサピストン（１）の上方への移動 によって、強制的に圧送され、熱伝達管（５）から、グラファイト再生器（６） 及び冷却チューブ（７）を介して、ディスプレーサピストン（１）の上にある領 域から、ディスプレーサピストン（１）の下にある領域まで、移動させられる。 熱伝達管（５）の機能は、熱を、液体金属領域（４）から動作流体内に移動させ ることである。冷却パイプ（７）の機能は、熱を、動作流体から、冷却ハウジン グ（２３）の内側に配置された冷却流体内に移動させることである。ピストン作動 パワーピストン（１０）とディスプレーサピストン（１）は、上部コネクティ ングロッド（１８ｉ）、下部コネクティングロッド（１８ｊ）及び外側コネクテ ィングロッド（１８ｏ）によって、クランクシャフト（１７）に対して一定の順 序に配列されている。２つの外側コネクティングロッド（１８ｏ）は、１セット のコネクテイングピン（１９ｏ）を備えたパワーピストン（１０）からの動力を 伝達する。コネクティングピン（１９ｏ）は、パワーピストン（１０）に回転可 能に接合されている。ベアリングが、外側コネクティングロッド（１８ｏ）の各 端に設けられており、これによって、摩擦を最小限度にすることができるように なっている。 ディスプレーサピストン（１）は、上部コネクティングロッド（１８ｉ）に固 定状態に連結されている。前記ディスプレーサは、ディスプレーサ内部球体（４ ７）を備えて示されており、ディスプレーサ内部球体（４７）は、ディスプレー サベント（４５）によって、ヘリウムチャンバ（１５）に通じて（すなわち、連 通して）いる。前記ディスプレーサ内部球体は、ディスプレーサピストン（１） の頂部及び底部の間で、構造的に効率のよい低い熱領域を提供している。ディス プレーサベント（４５）は、ディスプレーサ内部球体を、高圧のヘリウムチャン バ（１５）の圧力に維持している。ディスプレーサ塩領域（４６）は、ディスプ レーサ内部球体（４７）とディスプレーサピストン（１）との間に示されている 。ディスプレーサ内部球体（４７）には、断熱材や反射ホイル（反射箔）を充填 し、これによって、ディスプレーサ内部球体と交差する方向における熱損失を最 小限度にすることができる。ディスプレーサ塩領域（４６）は、また、充填材を 備えている。前記充填材は、液体塩の移動を減少させることによって、熱損失を 最小限度にする。 図示されたパワーピストンシール（５３）は、パワーピストン（１０）の頂部 内に圧入されている。図示されたパワーピストン軸線方向ベアリング（５４）は 、パワーピストン（１０）の底部内に圧入されている。上部コネクティングロッ ド（１８ｉ）は、パワーピストン（１０）の箇所で、パワーピストンシールとパ ワーピストン軸線方向ベアリングとを貫通している。また、パワーピストンシー ルとパワーピストン軸線方向ベアリングとを用いることによって、動作流体の移 動を最小限度にし、パワーピストン（１０）と上部コネクティングロッド（１８ ｉ）との間の摩擦を減らすことができる。 下部コネクティングロッド（１８ｊ）は、コネクティングピン（１９ｉ）によ って、上部コネクティングロッド（１８ｉ）にピン留められている。コネクティ ングピンは、上部コネクティングロッド（１８ｉ）を垂直方向に運動させるため に、また、下部コネクティングロッド（１８ｊ）を揺動させるために必要である 。ロッドガイド（１１）が、外側でのコネクティングロッド接合部を構成してい る。ロッドガイド（１１）は、前記接合部を囲んでおり、コネクティングピン（ １９ｉ）を使用することによって連結されている。ロッドガイド（１１）は、上 部コネクティングロッド（１８ｉ）の垂直方向の整合を維持している。ロッドガ イド（１１）は、図示されない２つの軸線方向ベアリングを備えている。前記軸 線方向ベアリングは、ロッドガイド（１１）の外側エッジとパワーピストン（１ ０）の内側との間に設けられている。ローラーベアリングが、下部コネクティン グロッド（１８ｊ）の端と、上部コネクティングロッド（１８ｉ）の端とに設け られている。パワーピストン（１０）は、また、当該パワーピストン（１０）の 外面に設けられた、１セットの少なくとも３つの軸線方向シリンダーベアリング を備えている。前記軸線方向シリンダーベアリングは、シリンダー（２０）の内 壁上を転動する。前記完成アセンブリは、ドライ（乾燥した）窒化ホウ素粉末（ ｄｒｙ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ ｐｏｗｄｅｒ）で潤滑される。グラファイト再生器機能 グラファイト再生器（６）の機能は、動作流体が冷却パイプ（７）から熱伝達 管（５）に移動するとき、動作流体を効率的に加熱することである。グラファイ ト再生器（６）の機能は、、また、動作流体が熱伝達管（５）から冷却パイプ（ ７）に移動するとき、動作流体を冷却することである。グラファイト再生器（６ ）の機能を描く方法は、グラファイト再生器（６）の内側で互いの頂部に積み重 ねられた一連の狭い一定温度ヒートシンク領域として、グラファイト再生器（６ ）を視覚化することである。グラファイト再生器の頂部温度は、液体金属領域（ ４）の温度となっている。グラファイト再生器の底部温度は、冷却流体温度とな っている。動作流体が、前記狭い一定温度領域を大変ゆっくりと流れて、これに より、動作流体が、局部的な再生器温度に整合するように当該動作流体の温度を 調整する場合；また、動作流体が前記再生器を通過するとき、動作流体が、圧力 降下を生じることなく記温度調整を成し遂げる場合；そのとき、ディスプレーサ ピストン（１）の上方領域とディスプレーサピストン（１）の下方領域との間を 動作流体が移動するとき、損失を最小限度にする完全な再生器が描かれるであろ う。前記再生器の一端は熱く、他端は冷たいことから、したがって、前記再生器 は、流体の流れる方向において大変に低い熱伝導性（熱伝導率）を備えている必 要がある。前記再生器は、また、動作流体が当該動作流体自身を前記再生器内側 の局部的な温度に迅速に調整することができるように、流体の流れに対して垂直 な方向において、大変に高い熱伝導性（熱伝導率）を備えている必要がある。前 記再生器は、また、動作流体による熱運動率を改善することができるように、大 変に大きな表面積を備えていなければならない。最終的に、前記再生器は、動作 流体が移動した際に圧力降下が最小限となるように、動作流体に対する低損失流 路を備えなければならない。エンジン作動 前記エンジンは、ヒーターパイプすなわちヒーター管（３）に熱を供給するこ とによって、また、１セットの２つの冷却流体ポート（９）で冷却することによ って、作動する。回転運動が、ある手段によってクランクシャフト（１７）に付 与される。前記スターリングエンジンがひとたび回転すると、当該スターリング エンジンは、その回転を持続させる。前記運動によって、パワーピストン（１０ ）は、クランクシャフト（１７）に動力を引き起こす。ディスプレーサピストン （１）によって、動作流体は、ディスプレーサピストン（１）の頂部すなわちド ームプレート（２６）と、２つのピストン間の領域との間を、往復するように圧 送される。動作流体は、その工程において、熱伝達管（５）、冷却パイプ（７） 及びグラファイト再生器（６）を通過しなければならない。 グラファイト再生器（６）は、材料、すなわちグラファイト繊維を使用する点 で、他の再生器と比較して独特なものになっている。前記グラファイト繊維は、 繊維方向において著しく高い熱伝導性（熱伝導率）を有している。グラファイト は、炭素マトリックス（カーボンマトリックス）からなる繊維の直交方向に対し 、その繊維方向において、１００倍を越える熱伝導性（熱伝導率）を備えている 。図１の構造において、グラファイト繊維は、流体の流れる方向に対してほぼ９ ０°の方向に伸長している。これによって、螺旋状体の方々に大変に高い熱伝導 性（熱伝導率）が与えられ、しかも、流体の流れる方向において大変に低い熱伝 導性（熱伝導率）を与えている。この熱作用の違いの利益は、前記再生器の要求 性能に関連づけられる。前記再生器の頂部は、大変に高い温度となっている。一 方、前記再生器の底部は、低温になっている。前記再生器は、流体の流れる方向 （すなわち、上下方向）において、大変に低い伝導率で、より効率的に作動する 。流体の流れる方向に対して直交する方向の熱伝達率は、大きくなっており、こ れによって、前記流体は、前記再生器との間で、エネルギーを効率的に伝達する ことができる。垂線から離れた繊維の配向は、コイルの強度を増加させるように なされた。個々のグラファイトコイル層は、０．０１インチの厚さよりも薄くす ることができる。そして、コイル層の間のギャップは、およそ０．００５インチ とすることができる。スクリーンのような他の再生器とは対照的に、螺旋状体の 利益は、他のシステムに対して，螺旋状体で起きる圧力降下を減少できることで ある。これによって、スターリングエンジンの全体的な効率が増加し、熱伝達率 を大変に高くすることができる。グラファイトは、高温及び強度特性に関して、 再生器として理想的なものとなるように選択された。グラファイトは、大変に低 い膨張係数を有しており、これによって、熱応力を減少させることができる。前 記再生器に関する環状構造は、また、シリンダー（２０）とグラファイト再生器 （６）との間に再生器断熱材（１２）を備えることができる。 前記スターリングエンジン構造のドーム領域は、熱伝達管（５）を囲む液体金 属領域（４）と、圧力シェルアセンプリ（２７）を囲む液体塩領域（３３）とを 使用するという点において、独特なものとなっている。膨張ベローズ（２）と外 側シェル（２４）とによって、前記ドーム領域は、熱伝達管（５）の内圧とほぼ 同じ圧力に加圧される。その結果、熱伝達管（５）に加えられる応力は、ほとん どゼロになる。これは、典型的に、スターリングエンジンの最大温度を制限する 要因となる。それは、また、応力をより低くすることができるため、より低いコ ストの材料を熱伝達管（５）に関して用いることができるということを意味する 。液体金属の選択は、作動状況による。ナトリウム（Ｓｏｄｉｕｍ）のような高 熱伝達材料は、スターリングエンジンの液体金属領域（４）に対して申し分なく 機能する。熱伝達管（５）の間の中心にあるヒーターチューブ（３）の使用によ り、伝導作用及び対流作用の両方を使用することによって、液体金属領域（４） は、要求された熱流束を、効率的に伝達することができる。（伝導は、互いに隣 接する２つの非移動面を横切る方向に生じる熱伝達である。対流は、静止面を通 過する移動流体による熱伝達である。対流は、熱伝達率において、伝導よりも、 典型的に著しく高くなっている。）。 ヒーターチューブ（３）は、内側の液体金属領域（４）と周囲条件との間の差 圧に耐えることができるように構成されている。チタン−ジルコニウム−モリブ デン（Ｔｉｔａｎｉｕｍ−Ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ−Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）は、ヒ ーターチューブ（３）に対して申し分なく機能する。ヒーターチューブ（３）は 、図１に示されたように単一のチューブ（すなわち、単一の管）とすることもで きるし、複数のチューブからなるグループとすることもできる。ヒーターチュー ブの頂部は、熱源を挿入できる領域となっている。熱は、種々の源から供給でき る。前記熱源として、燃焼、ヒートパイプ、熱サイホン、原子力又は大陽エネル ギーが挙げられるが、これらに限定されるものではない。図示されたヒーターチ ューブ断熱材（３８）領域は、ヒーターチューブ（３）の内側と液体塩領域（３ ３）とを隔離している。液体金属ポート（３９）を使用して、液体金属領域（４ ）を充填し且つ排出することができる。ヒーターチューブ（３）は、ドーム（２ ５）の頂部内側に挿入されている。ドーム（２５）は、上方に伸長し、塩シェル （３４）に取り付けられている。ヒーターチューブ（３）は、塩シェル（３４） の頂部にある補強塩シェル嵌合部（５１）で、塩シェル（３４）に取り付けられ ている。ろう付け連結部を使用することにより、ヒーターチューブ（３）を補強 塩シェル嵌合部（５１）に取り付けることができる。前記ろう付け連結部は、こ の接合部で起きる可能性のある膨張による不整合をより許容することができる。 塩シェルキャップ（５２）は、ヒーターチューブ（３）連結部上に取り付けられ ており、これによって、シール（封止）の維持に役立っている。動作流体収納 スターリングエンジンを機能させるために、下部ハウジング（２１）が、ある 一定量の動作流体（空気、ヘリウム、又は水素）で加圧される。アウトプットシ ャフト（２９）が取り除かれ、クランクシャフト（１７）が、嵌合部（３２）に よって、発電機やポンプ（両方とも図示せず）に連結され、その結果、全ての回 転システムが下部ハウジング（２１）の内側にある場合、固定シール（ガスケッ ト）で容易に動作流体を封入することができる。この場合において、下部ハウジ ング（２１）は、完全に動作流体で充填することができる。アウトプットシャフ ト（２９）を使用して、下部ハウジング（２１）の外側で回転運動を発生させる 場合、動作流体の漏れに対処しなければならない。図１は、ヘリウムチャンバ（ １５）内の動作流体（この場合、ヘリウム）を示している。ヘリウムチャンバ（ １５）は、１セットのクランクシャフト端プレート（５０）を備えている。クラ ンクシャフト端プレート（５０）は、両側に設けられており、１セットからなる 低圧用のシール及びベアリング（３１）が、クランクシャフト端プレート（５０ ）に嵌合されている。低圧用のシールを使用して、ヘリウムチャンバ（１５）の 内側にヘリウムが隔離されている。前記ベアリングを使用して、クランクシャフ ト（１７）が中心決めされている。 ヘリウムチャンバ（１５）の各側には、１セットの空気チャンバ（１６）が設 けられている。空気チャンバ（１６）は、動作流体とほぼ同じ圧力まで加圧され る。これにより、低圧用のシールに作用する差圧が低い状態に維持され、ヘリウ ムや空気が前記シールを横切って移動するのを防止する。アウトプットシャフト （２９）は、高圧用のシール及びベアリング（３０）を備えている。高圧用のシ ール及びベアリング（３０）は、アウトプットシャフト（２９）が下部ハウジン グ（２１）の壁を貫通する箇所に設けられている。空気ポンプ用の嵌合部（８） は、下部ハウジング（２１）の壁に設けられている。前記高圧用のシールが空気 漏れを起こしていた場合、空気ポンプ用の嵌合部（８）を使用して、周囲の空気 を空気チャンバ（１６）内に圧送することができる。２つの空気チャンバ（１６ ）が図１に示されている。左側の空気チャンバ（１６）には、空気や動作流体を 充填することができる。左側の空気チャンバ（１６）に空気を充填する理由は、 ベアリングの潤滑やメンテナンスを行うために、ヘリウムチャンバ（１５）から 下部ハウジング（２１）端を取りはずすことができるようにするためである。 スターリングエンジンが止まっているとき、圧縮された動作流体が、ピストン リングを通って上部のシリンダー（２０）内にゆっくりと移動する。二重のシェル収納システム 二重のシェル収納システムは、パワーピストン（１０）上のシリンダー（２０ ）内の動作流体圧力に整合する、時間と共に変化する圧力場を提供する。前記圧 力場は、低い差圧を熱伝達管（５）に提供し、その結果、それは、圧力場整合を 有していないシステムよりも著しく高い温度レベルで作動することができる。圧 力場を、ヘリウム動作流体から、熱伝達管（５）の外側に伝達するために、液体 塩領域（３３）が使用される。液体塩領域（３３）は、ヘリウム動作流体を囲ん でおり、圧力シェルアセンブリ（２７）によって隔離されている。圧力シェルア センブリ（２７）は、外側シェル（２４）と、ドーム（２５）と、外側フランジ （１３）とを備えている。外側フランジ（１３）は、塩シェル（３４）に取り付 けられている。ドーム（２５）は、また、塩シェル（３４）に取り付けられてい る。圧力シェルアセンブリ（２７）と塩シェル（３４）とを組み合わせが、完全 に、液体塩領域（３３）を含んでいる。外側シェル（２４）は、可撓性のある金 属面を提供している。前記金属面は、時間につれ変化する圧力場を、前記ヘリウ ムから液体塩領域（３３）に伝達する。液体塩領域（３３）は、最小限の流体運 動で圧力による力を伝達できる、ほぼ非圧縮性の断熱領域となっている。断熱充 填材に液体塩が混ぜられ、液体塩内の温度勾配により液体塩の移動が防止されて いる。ドーム（２５）は、圧力場を液体金属領域（４）に伝達している。液体金 属領域（４）は、伝導性を有するほぼ非圧縮性の流体として作動する。液体金属 は、圧力場を熱伝達管（５）に伝達する。時間と共に変化する圧力場を伝達する ための第２の方法は、図示された膨張ベローズ（２）で行われる。膨張ベローズ （２）は、ヘリウムから液体金属領域（４）への直接経路を提供している。塩ポ ート（３７）を使用して、液体塩領域（３３）を排出し且つ充填することができ る。塩シェル（３４）と圧力シェルアセンブリ（２７）とは、前記セットの上部 シェル取付け嵌合部（３５）の内側に配置された一連のボルトによって、エンジ ンの底部に取り付けられいる。圧力シェルアセンブリ（２７）は、シリンダー（ ２０）の頂部に設けられた滑り嵌め接合部（１４）の箇所で、シリンダー（２０ ）から取り外される。外側シェル（２４）とドーム（２５）は、シリンダー（２ ０）の上に設けられたドームプレート（２６）で、互いに取り付けられている。冷却システム 図１の冷却システムは、シリンダー（２０）のベースに設けられている。冷却 システムは、冷却ハウジング（２３）の内側に配置された１セットの冷却パイプ （７）を備えている。冷却ハウジング（２３）は、水のような冷却液体で充填さ れている。２つの冷却流体ポート（９）によって、冷却ハウジング（２３）との 間で水を出し入れできるようになっている。冷却フランジ（２２）は、冷却ハウ ジング（２３）とシリンダー（２０）とに取り付けられている。冷却ハウジング （２３）は、その底部エッジで、スロットルハウジング（４８）に取り付けられ ている。一連の下部シェル取付け嵌合部（５５）を使用して、１セットのシェル ボルト（５６）を用いることにより、エンジンの頂部が冷却領域に取り付けられ ている。エンジンスロットリング 図１に示されたスターリングエンジンは、空気、ヘリウム（Ｈｅｌｉｕｍ）、 又は水素（Ｈｙｄｒｏｇｅｎ）のような動作流体で加圧される。下部ハウジング （２１）を加圧することによって、前記システムは、ディスプレーサピストン（ １）及びパワーピストン（１０）での完全な内部シールを用いることなく、作動 することができる。下部ハウジング（２１）を加圧することによって、また、下 部ハウジング（２１）を、エンジンを減速するために使用される動作流体用のリ ザーバとすることができる。 下部のシリンダー壁（２０）とスロットル（２８）には、ポートが設けられて いる。その結果、パワーピストン（１０）が下死点にあるとき、スロットルポー トは、パワーピストン（１０）より完全に上に位置し、上部のシリンダー領域が 下部ハウジング（２１）に接続される。パワーピストン（１０）がシリンダー（ ２０）に沿って上方に移動するとき、パワーピストン（１０）より上の領域は、 封止され（シールされ）且つ圧縮される。封止（シーリング）の開始時点は、ス ロットルポートの配列次第である。ストローク（行程）が迅速に行われる場合、 テフロン（Ｔｅｆｌｏｎ）リングやルーロン（Ｒｕｌｏｎ）リングが、前記２つ のピストンに対する封止に関し適当である。パワーピストン（１０）が上昇した とき、スロットル（２８）の種々の開口部によって、動作流体は、ヘリウムチャ ンバ（１５）の圧力に調整される。これによって、パワーピストン（１０）上の 領域における圧縮が防止される。 スロットル（２８）は、シリンダー（２０）の周囲に嵌合されており、その嵌 合は、スロットル（２８）とシリンダー（２０）との間を封止できるような滑り 嵌めとなっている。スロットル（２８）は、スロットルカラー（４２）上で回転 する。スロットルウォームギヤ（４３）は、スロットルコントロールウォーム（ ,３６）によって、スロットル（２８）に対する回転位置決めを伝達する。スロ ットルコントロールウォーム（３６）とスロットルウォームギヤ（４３）との組 み合わせが、スロットルの移動とスロットル駆動機構との間のギヤリング（ｇｅ ａｒｉｎｇ）を減らす手段を提供している。スロットルコントロールウォーム（ ３６）は、スロットル整形ブリスター(４９)の内側に示されている。前記ブリス ターは、圧力整形部分（圧力フェアリング）を提供しており、動作流体を入れる ことができるようになっている。スロットル整形部分（４８）は、一連のスロッ トルベント（４４）を備えている。スロットルベント（４４）は、スロットル整 形部分（４８）の下方の側で、下部ハウジング（２１）の面に設けられている。 前記セットのスロットルベント（４４）は、動作流体、すなわちヘリウムを、シ リンダー（２０）から下部ハウジング（２１）内に移動させる手段を提供してい る。再生器の詳細 図２は、螺旋形（または、渦巻き線形）に巻きつけられた環状の再生器の上面 図である。動作流体は、螺旋状体の各巻きつけ部分の間のギャップ（間隙）を通 過する。ひと続きのセラミックスペーサー（５８）を使用して、螺旋状体の各巻 きつけ部分の間のギャップを保持することができる。ひと続きのセラミックは、 周辺に沿って３つの位置に示されている。ひと続きのセラミック位置の数は、与 えられた再生器の剛性により決定され、０ないしいくつかの数とすることができ る。 図３は、図２の「Ａ−Ａ」でマークされた位置を破断した再生器の側面図を示 している。螺旋形の再生器は、一連の垂直線状の要素として示されている。ひと 続きのセラミックは、再生器シートを通って前後に組み入れられている。スロットルの詳細 スロットルリングアセンブリの側面図が、図４に示されている。スロットルリ ングアセンブリは、スロットル（２８）を備えている。スロットル（２８）には 、複数グループのポート（４１）が穿孔されている。ポート（４１）は、一連の 孔が段状に並べられるように配置されている。ブランクスペース（ｂｌａｎｋｓ ｐａｃｅ：すなち、孔のない部分）が、スロットル（２８）の方々で各グループ の孔を分離している。スロットル（２８）は、シリンダー（２０）の周囲で回転 することによって機能する。スロットル（２８）は、当該スロットル（２８）に 取り付けられたスロットルウォームギヤ（４３）によって駆動される。図示され たスロットルコントロールウォーム（３６）は、スロットルウォームギヤ（４３ ）に係合しており、スロットル（２８）の位置決め精度を改善できるように、減 速手段を提供している。 図５は、シリンダースロットルアセンブリの側面図を示している。前記シリン ダースロットルアセンブリは、スロットルカラー（４２）が取り付けられたシリ ンダー（２０）を備えている。一連のシリンダーポート（４０）が、シリンダー （２０）に穿孔されており、スロットル（２８）の垂直位置にある孔と整合でき るように隔置されている。スロットルは、各グループの孔の距離だけスロットル （２８）を回転させることによって、機能する。ブランク（孔のない部分）の位 置によって、完全封止状態にしたり、フル・スロットル（スロットル全開）状態 にすることができる。スロットル（２８）が回転して、開口するポートの数が増 加したとき、それによって、動作流体は、パワーピストン（１０）上の領域から 、スロットルハウジング（４８）内に解放される。ベントポートの位置が高けれ ば高いほど、パワーピストン（１０）は、シリンダー（２０）内の動作流体を圧 縮することなく、移動しなければならない。ひとたび、パワーピストンが移動し て孔を通り越すと、圧縮が、より低いレベルで、シリンダー（２０）内で続けら れる。この圧縮の減少は、生成される全体の動力を減少させる。このシステムの 独特な降下は、パワーピストン（１０）がベント孔を通り越した後、上部のシリ ンダー領域を完全に封止することである。この新しい技術の効果によって、前記 エンジンは、部分出力であっても、ストローク全体にわたって増加されたデッド 容積を維持する、デッド容積スロットリングシステムよりも高い効率で作動する 。この改善が図られる理由は、スターリングサイクルとその動作流体の運動とに 結び付けられている。パワーストロークの間、動作流体の大部分は、加熱され、 ディスプレーサピストン（１）の上に位置している。パワーピストン（１０）が 下方へ押されたとき、ディスプレーサピストン（１）とパワーピストン（１０） との間の容積は、増加する。これによって、動作流体がディスプレーサピストン （１）の上の領域から移動する。新しい構造においては、全ての動作流体は、デ ィスプレーサピストン（１）の下の領域に移動し、パワーピストン（１０）に抗 して膨張し、有用な仕事を行う。古いデッド容積システムでは、リザーバが、２ つのピストンの間の領域に接続されている。古い形状の結果、動作流体が移動し たとき、当該動作流体の一部はパワーピストン（１）の上の領域にとどまり、有 用な仕事をせず、動作流体の一部がデッド容積チャンバ内で膨張し、全く仕事を 行わない。余分な量のゼロの仕事によって、全体的なエンジンの効率は低減する 。新しい構造によれば、ゼロ仕事は除去され、それによって、パート・スロット ル（スロットルの部分開）の効率を改善する。 Ｋ 他の実施例の説明及び作用再生器の変形例 グラファイト再生器（６）は、説明されたように環状体として形成することが でき、または、平坦に形成することもでき、複数のシートに切断して形成するこ ともできる。個々のシートは、平坦なシートとして組み立てられる。この場合、 繊維は、流体の運動方向に対してほぼ直交して伸長している。同軸のシリンダー を使用して、前記環状体を形成することもできる。この場合も、繊維は、流体の 動きにほぼ直交して伸長する。グラファイト再生器に対して唯一重要な項目は、 流体を流し且つ熱を伝達するためのスロット付きの流路の使用である。繊維材料 は、炭素、グラファイト、炭化ホウ素（Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）、窒化ホ ｉク素（Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、又は炭化ケイ素（Ｓｉｌｉｃｏｎ Ｃ ａｒｂｉｄｅ）、あるいはいくつかの金属とすることができる。金属として、例 えば、タンタル（Ｔａｎｔａｌｕｍ）、モリブデン（Ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ）、 又はタングステン（Ｔｕｎｇｓｔｅｎ）がある。マトリックスは、炭素（ｃａｒ ｂｏｎ）、ホウ素（Ｂｏｒｏｎ）、セラミツク酸化物（ｃｅｒａｍｉｃ ｏｘｉ ｄｅｓ）、又はホウ化物（Ｂｏｒｉｄｅ）とすることができる。再生器には、熱 伝達、腐食保護、又は浸食保護用の種々の面をコーティング（被覆）することが できる。表面コーティングの例として、炭化ホウ素（Ｂｏｒｏｎ Ｃａｒｂｉｄ ｅ）、窒化ホウ素（Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ）、又は炭化ケイ素（Ｓｉｌｉ ｃｏｎ Ｃａｒｂｉｄｅ）からなる薄い層とすることができる。他の金属やセラ ミックも、前記繊維やマトリックスのために使用できる。また、繊維やマトリッ クス材料の組み合わせを用いることもできる。再生器シートは、多孔質とするこ とができ、また、前記流れに対して数度まで傾けることができる。それによって 、前記流れは、シート面境界と交差しなければならなくなり、前記面を通る流れ によって、熱伝達を高めることができる。グラファイトプレートや他の繊維混合 物のような熱偏倚を伴う他の材料を用いることもできる。前記再生器は、純粋な メタルシート（金属製のシート）からなる多数の層とすることもできる。熱伝達領域の変形例 液体金属リザーバは、任意の形状及び容積とすることができる。前記流体は、 スラッシ（ｓｌｕｓｈ）やペースト（ｐａｓｔｅ）のような、任意の相溶性のあ る液体や半流動体の材料とすることができる。前記ベローズは、図示されたよう なもののほか、前記ドームチャンバ領域に圧力が加えられる任意の形状とするこ とができる。前記ベローズは、前記シリンダー壁を通して取り付けられ且つ全て で３つの側部に封止される、２つのメタルシートとすることができる。前記ドー ムは、前記シリンダーの頂部から前記ドーム領域の頂部に伸長する管を持つこと ができる。フィルターのような、液体金属が前記管内にあふれ出るのを防止する 手段を機能させることにより、前記ドームを加圧することができる。熱伝達チュ ーブに加えられる応力を実質的に減少させることによって、前記熱伝達チューブ を平坦に構成して、熱伝達を増加させるという効果を奏することができる。チュ ーブを開口させる技術を使用して加圧すた場合、熱伝達チューブは、より高温で 作動する炭素管のように、動作流体に対してわずかに多孔性とすることができる 。 液体金属領域（４）は、多数の金属、合金又は混合物で充填することができる 。これらとしては、純粋な金属（ｐｕｒｅ ｍｅｔａｌ）やナトリウム（Ｓｏｄ ｉｕｍ）、カリウム（Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ）、リチウム（Ｌｉｔｈｉｕｍ）、マ グネシウム（Ｍａｇｎｅｓｉｕｍ）、銀（Ｓｉｌｖｅｒ）又は銅（Ｃｏｐｐｅｒ ）の混合物が挙げられる。もっとも、かかる純粋な金属や混合物に限定されるわ けではない。液体塩収納システムの変形例 液体塩領域（３３）には、塩シェル（３４）内での液体の移動を防止する、シ リカ（ｓｉｌｉｃａ）又はムライト（ｍｕｌｌｉｔｅ）繊維のような繊維材料を 混ぜることができる。液体塩領域（３３）には、また、非溶融パワー（ｎｏｎ− ｍｅｌｔｉｎ−ｐｏｗｅｒ）や一連の非多孔質の又は半多孔質のシートを混ぜる ことができる。 液体塩（ｌｉｑｕｉｄ ｓａｌｔ）は、非圧縮性の、やや非圧縮性の断熱環境 を提供する、多数の合成物や混合物とすることができる。可能性のある塩混合物 は、塩化銀（Ｓｉｌｖｅｒ Ｃｈｌｏｒｉｄｅ）と塩化鉛（Ｌｅａｄ Ｃｈｌｏ ｒｉｄｅ）とすることができる。前記液体塩の技術は、高温や高圧で作動する種 々のエンジンや熱伝達装置で有用である。これらとしては、ブレイトン（Ｂｒａ ｙｔｏｎ）エンジン、ランキン（Ｒａｎｋｉｎｅ）エンジン、又はスターリング （Ｓｔｉｒｌｉｎｇ）エンジンが挙げられる。二重シェル構造の変形例 熱伝達構造は、各熱伝達チューブ（すなわち、熱伝達管）（５）を囲む多数の チューブ（管）を有するように構成できる。第１のチューブは、動作流体を含む 熱伝達チューブ（５）とすることができる。第２のチューブは、ナトリウム（Ｓ ｏｄｉｕｍ）のような高い伝導率を有する流動性のある液体とすることができる 。第３のチューブは、液体塩チューブとすることができる。液体塩チューブは、 ドーム（２５）又は外側シェル（２４）の周囲の領域に接続され、時間につれ変 化する圧力場（ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｆｉｅｌｄ）を提供することができる。システムの変形例 前記ドームは、太陽光線（熱）、炎、原子力、放射物（線）又は化学物質を利 用した熱伝達機構を直接的に用いることによって、加熱することができる。ヒー トパイプを、ドーム表面に留め、これにより、熱を内部で広げるのに役立てるこ とができる。 これらのシステムの改良は、多数シリンダーエンジン（多気筒エンジン）や（ 作動の間に、流れが種々のシリンダーに移動するリギナ（Ｒｉｇｉｎａ）サイク ルのような）種々のスターリングサイクルに対しても、一様に申し分なく機能す る。 圧力シェルアセンブリを真空状態シェルで囲んで、熱損失を減少させることが できる。冷却システムは、また、熱を散逸させるために、フィン付きシステムと して構築することができる。スペーサーを、外側フランジと冷却フランジとの間 に設けて、接合部での熱伝達を減少させることができる。 ディスプレーサピストン（１）の底部近くに小孔を設けて、当該ピストン内側 の局部圧力を維持することができる。前記ピストンに、繊維断熱材を充填するこ ともできる。 下部ハウジングは、任意の数の動力出力システムと共に作動させることができ る。 前記エンジンを潤滑させるための可能な技術は、乾いた六方晶系の窒化ホウ素 粉末（ｄｒｙ Ｈｅｘａｇｏｎａｌ Ｂｏｒｏｎ Ｎｉｔｒｉｄｅ ｐｏｗｄｅ ｒ）を用いることである。前記粉末は、上部チャンバ及び下部チャンバを通って 循環させることができる。 Ｌ 本願発明の結論、効果及び範囲 上記説明は、多くの特定を含んでいるが、本願発明の範囲を限定するように解 釈すべきではなく、むしろ、好適な実施例として解釈すべきである。多くの他の 変形例が可能である。 二重シェルスターリングエンジンは、その効率、単純化、システム統合及びコ ストにおいて、著しい改善を果たしている。独特な二重シェル形状によって、よ り高温で作動させることができ、その結果、効率を良くすることができる。独特 な可変の熱伝達環状再生器によって、効率が改善され、動力レベルが改善された 。スロットリングシステムは、一体化されて、信頼性のある軽量パッケージとな っている。二重のチャンバのシャフトをシールすることによって、主要な動作流 体の漏れを防止し、前記エンジンの実用性を著しく高めることができる。 本願発明の個々の要素は、新しい又は既存のスターリングエンジン構造におい て、ユニット全体として、あるいはサブアセンブリとして使用できる。したがっ て、既存のエンジンを改善して有用なものとすることもできる。 したがって、本願発明の範囲は、図示された実施例によって決定されるべきで はなく、添付した請求の範囲及びその均等範囲によって決定されるべきである。

───────────────────────────────────────────────────── 【要約の続き】 度にすることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．断熱高温式の二重シェル圧力チャンバであって、 ａ 高温で高圧状態にある内側シェル又はコンテナーと、 ｂ 前記内側のシェルを囲み、断熱液体が充填された外側シェルとを備えてお り、 それによって、前記二重シェルは、前記内側シェルへの圧力による力を減少さ せ且つ前記外側シェルを前記内側シェルに対して低温で作動させることができる 、断熱された一定の圧力領域を提供することを特徴とする、断熱高温式の二重シ ェル圧力チャンバ。 ２．請求項１に記載の二重シェル圧力チャンバにおいて、 前記外側チャンバは、断熱液体と充填材の両方を備えており、 前記充填材は、前記液体材料と同じ容積を占めており、前記液体材料の移動を 減少させ、断熱効果を増加させることを特徴とする二重シェル圧力チャンバ。 ３．請求項１に記載の二重シェル圧力チャンバにおいて、 前記内側チャンバは、一連の熱伝達要素の周囲の一定圧力領域に及ぶ、当該内 側チャンバの一部又は全体を占める、熱伝導液体を有していることを特徴とする 二重シェル圧力チャンバ。 ４．請求項１に記載の二重シェル圧力チャンバにおいて、 熱伝達要素が、前記外側シェルの外側から、前記内側シェルを通って、熱伝導 液体内に伸長していることを特徴とする二重シェル圧力チャンバ。 ５．請求項１に記載の二重シェル圧力チャンバにおいて、 前記断熱液体は、ボロンアンハイドライド（ｂｏｒｏｎ ａｎｈｙｄｒｉｄｅ ）のような溶解した塩、または、ボロンアンハイドライド（ｂｏｒｏｎ ａｎｈ ｙｄｒｉｄｅ）及び酸化ビスマス（ｂｉｓｍｕｔｈ ｏｘｉｄｅ）のような溶解 した塩混合物であることを特徴とする二重シェル圧力チャンバ。 ６．多数の流路からなる熱再生器であって、 ａ 互いに隔置されてシートの間にガスを流すことができる、高温材料からなる 一連の薄いシートと、 ｂ 所望の間隔に前記薄いシートを保持するための手段とを備え、 それによって、前記多数の流路からなる熱再生器は、熱伝導用の大きな表面積 と、前記流路を通ることによる最小限の圧力降下とを提供することを特徴とする 多数の流路からなる熱再生器。 ７．請求項６に記載の多数の流路からなる熱再生器において、 前記薄いシートは、ガスの流れに対して直交する方向において高い熱伝導率を 有し且つガスの流れる方向に沿って低い熱伝導率を有する材料から形成されてい ることを特徴とする多数の流路からなる熱再生器。 ８．請求項６に記載の多数の流路からなる熱再生器において、 前記薄いシートは、炭素マトリックスによって囲まれた、ガスの流れに対して ほぼ直交する方向に方向決めされた、グラファイト又は同等の繊維から形成され ていることを特徴とする多数の流路からなる熱再生器。 ９．請求項６に記載の多数の流路からなる熱再生器において、 前記薄いシートは、グラファイト又は同等の繊維からなる２又はそれ以上の層 から形成されており、 前記層は、前記ガスの流れに対する直交方向に対し互い違いのオフセット角を 備え、それによって、各薄いシートの強度が増加されていることを特徴とする多 数の流路からなる熱再生器。 １０．請求項６に記載の多数の流路からなる熱再生器において、 前記シートは、前記ガスの流れに対し直交する方向においてほぼ平坦なシート として、一連の同軸リングとして、又はコイルとして配置されていることを特徴 とする多数の流路からなる熱再生器。 １１．請求項６に記載の多数の流路からなる熱再生器において、 断熱材が、前記ガスの流れに対し直交する外側エッジを、部分的に又は全体的 に覆っていることを特徴とする多数の流路からなる熱再生器。 １２．スロットル機構であって、 ａ 動作流体を、シリンダー壁の開口部から、クランクケースのような低圧コン テナー内に解放する方法と、 ｂ ピストンがベント孔を通過して移動したとき、前記ベントを自動的に閉鎖す るように形成されたベントとを備えており、 それによって、可変の圧縮が、スロットル位置の変化に対して、前記ピストン 上の空間で、達成されることを特徴とするスロットル機構。 １３．請求項１２に記載のスロットル機構において、 円筒形のリングが、ピストンが移動する領域にわたって、前記シリンダーを囲 んでおり、 前記円筒形のリングは、そのわずかな量の回転又は並進が一連のベントを開口 し、それによって、動作流体の量が変化して動作流体がピストンストロークに沿 って排出されるように、取り付けられていることを特徴とするスロットル機構。 １４．請求項１２に記載のスロットル機構において、 外側シェルが前記スロットル機構を囲んでおり、前記外側シェルは、前記クラ ンクシャフトハウジングのようなより大きなコンテナー内に連通されていること を特徴とするスロットル機構。 １５．請求項１２に記載のスロットル機構において、 移動手段が、前記スロットルリングの位置を制御できるように設けられている ことを特徴とするスロットル機構。 １６．高圧シールを通るガス損失を最小限度にする二重のチャンバであって、 ａ 加圧された内側ハウジングを備えており、前記内側ハウジングは所定量の動 作流体を含み、また、前記内側ハウジングは、当該内側ハウジングの一方の側に 設けられたシャフト及びシャフトシールを備えており、 ｂ 加圧された外側ハウジングを備えており、前記外側ハウジングは、前記内側 ハウジングの一端に設けられており、又は前記内側ハウジング囲んでおり、前記 外側ハウジングは、所定量の空気又は外部大気を含んでおり、 ｃ 前記外側ハウジングは、一方の側で、前記内側ハウジングとの間を封止する シャフトシールを備えており、また、第２の側で、当該外側ハウジングを周囲状 況に接続する第２のシールを備えており、 ｄ 前記内側ハウジングから前記外側ハウジングを通って当該システムの外側に 伸長するシャフトを備えており、 それによって、前記二重チャンバは、前記内側ハウジングと前記外側ハウジン グとの間に低い差圧を提供し、これによって、前記外側ハウジング用の動作流体 として外部の大気を使用している間、内側の動作流体の漏れを最小限度にしてお り、 前記外側ハウジング用の動作流体は、外側大気から圧送されて、前記外側チャ ンバの圧力を維持できることを特徴とする二重のチャンバ。