JP2005037118A

JP2005037118A - Sterling engine

Info

Publication number: JP2005037118A
Application number: JP2004180920A
Authority: JP
Inventors: Kimitaka Ono; 公隆大野; Shozo Tanaka; 章三田中
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 2003-07-01
Filing date: 2004-06-18
Publication date: 2005-02-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sterling engine allowing omission of a displacer rod or a displacer spring. <P>SOLUTION: This sterling engine has: a casing 10; a cylinder 2 installed to the casing 10; a displacer 4 and a piston 3 reciprocating inside the cylinder 2; a linear motor 11 reciprocating the piston 3 inside the cylinder 2; a permanent magnet 13a installed in an end part on the displacer 4 side in the piston 3; a permanent magnet 13b installed in a end part on the piston 3 side in the displacer 4 opposite to the permanent magnet 13a, having the same polarity as the permanent magnet 13a; a permanent magnet 13c installed in an end part on a separating side from the piston 3 in the displacer 4; and a permanent magnet 13d installed in an inner wall of an endothermic part 9 opposite to the permanent magnet 13c, having the same polarity as the permanent magnet 13c. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、スターリング機関に関し、特に、フリーピストン型スターリング機関に関する。 The present invention relates to a Stirling engine, and more particularly to a free piston type Stirling engine.

従来から、スターリング機関の一例として、フリーピストン型スターリング冷凍機は知られている。このスターリング冷凍機では、ケーシングに組付けられたシリンダ内にディスプレーサとピストンとを配設して膨張空間と圧縮空間とを設けている。膨張空間と圧縮空間の内部にはヘリウムなどの作動媒体が存在しており、これらの空間は作動媒体通路を介して連通している。作動媒体通路には、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が配設されている。 Conventionally, a free piston type Stirling refrigerator is known as an example of a Stirling engine. In this Stirling refrigerator, a displacer and a piston are arranged in a cylinder assembled to a casing to provide an expansion space and a compression space. A working medium such as helium is present inside the expansion space and the compression space, and these spaces communicate with each other via a working medium passage. In the working medium passage, a regenerator for accumulating the heat of the working medium and supplying the accumulated heat to the working medium is disposed.

ピストンは、後端でピストンスプリングと一体化され、リニアモータなどによってシリンダの軸方向に往復駆動される。ディスプレーサは、ピストンを貫通するディスプレーサロッドを介してディスプレーサスプリングと一体化される。該ディスプレーサスプリングとピストンスプリングとはボルトにより連結される。 The piston is integrated with a piston spring at the rear end, and is reciprocated in the axial direction of the cylinder by a linear motor or the like. The displacer is integrated with the displacer spring via a displacer rod that passes through the piston. The displacer spring and the piston spring are connected by a bolt.

ピストンをシリンダの軸方向に往復運動させると、作動媒体に周期的な圧力変化がもたらされ、それによりディスプレーサも所定の位相差をもってシリンダの軸方向に往復運動する。 When the piston is reciprocated in the axial direction of the cylinder, a periodic pressure change is caused in the working medium, and thereby the displacer also reciprocates in the axial direction of the cylinder with a predetermined phase difference.

なお、上記のようなディスプレーサを備えたフリーピストン型のスターリング冷凍機ではないが、フリーピストン圧縮機と呼ばれる圧縮機が、特開平４−３３５９６２号公報に記載されている。
特開平４−３３５９６２号公報 In addition, although it is not a free piston type Stirling refrigerator provided with the above displacer, the compressor called a free piston compressor is described in Unexamined-Japanese-Patent No. 4-335962.
Japanese Patent Laid-Open No. 4-335932

上記のようにピストンを貫通するディスプレーサロッドおよびディスプレーサスプリングを有するスターリング冷凍機では、ディスプレーサロッドを高い同軸度でディスプレーサ本体に取付ける必要がある。また、ディスプレーサスプリングを特定周波数で共振させるために高い精度でばね定数を個々にチューニングする必要もある。さらに、ディスプレーサスプリングとディスプレーサロッドとを軸心が一致するように取り付けなければならない。そのため、組立作業が困難となり、生産性のみならず性能低下の要因ともなり得る。 In the Stirling refrigerator having the displacer rod and the displacer spring that penetrates the piston as described above, it is necessary to attach the displacer rod to the displacer body with a high degree of coaxiality. It is also necessary to individually tune the spring constant with high accuracy in order to resonate the displacer spring at a specific frequency. Furthermore, the displacer spring and the displacer rod must be mounted so that the axes coincide. As a result, assembly work becomes difficult, which can be a factor of not only productivity but also performance degradation.

その上、ディスプレーサスプリングとディスプレーサロッドの取付部は、冷凍機の動作中常時振動しているので、緩みやすくなる。また、ピストンやディスプレーサが往復運動を繰り返すことで、ピストンとディスプレーサの同軸度がずれて摺動摩耗を生じるという問題も生じ得る。 In addition, the displacer spring and the displacer rod mounting portion vibrate constantly during the operation of the refrigerator, so that the displacer spring and the displacer rod are easily loosened. Further, when the piston or the displacer repeats reciprocating motion, there may be a problem that the coaxiality of the piston and the displacer is shifted and sliding wear occurs.

他方、上記の特開平４−３３５９６２号公報に記載のフリーピストン圧縮機では、磁石の反発力を利用してピストンをその往復動ストロークの中立位置に高精度に保つようにしているが、ディスプレーサロッドやディスプレーサスプリングを有するものではなく、これらを省略するために磁石の反発力を利用しているわけではない。 On the other hand, in the free piston compressor described in Japanese Patent Laid-Open No. 4-335962, the repulsive force of the magnet is used to keep the piston at the neutral position of its reciprocating stroke with high accuracy. And displacer springs are not used, and the repulsive force of the magnet is not used to omit them.

この発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ディスプレーサロッドやディスプレーサスプリングを省略することが可能となるスターリング機関を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a Stirling engine in which a displacer rod and a displacer spring can be omitted.

本発明に係るスターリング機関は、１つの局面では、ケーシングと、ケーシングに組付けられたシリンダと、シリンダ内で往復動するピストンおよびディスプレーサと、ピストンをシリンダ内で往復動させるピストン駆動手段と、ピストンとディスプレーサとの間に設けられピストンからディスプレーサを引き離す方向に磁力を付与する第１磁力付与手段と、ディスプレーサにおけるピストンから離れた側の端部と、該端部と対向するケーシングの内壁部分との間に設けられ、ケーシングの内壁部分からディスプレーサを引き離す方向に磁力を付与する第２磁力付与手段とを備える。 In one aspect, a Stirling engine according to the present invention includes a casing, a cylinder assembled to the casing, a piston and a displacer that reciprocates within the cylinder, piston drive means that reciprocates the piston within the cylinder, and a piston. A first magnetic force applying means that is provided between the displacer and applies a magnetic force in a direction of separating the displacer from the piston, an end portion of the displacer on the side away from the piston, and an inner wall portion of the casing facing the end portion And a second magnetic force applying means for applying a magnetic force in a direction of separating the displacer from the inner wall portion of the casing.

上記第１磁力付与手段は、たとえばピストンにおけるディスプレーサ側の端部に設置された第１磁石と、第１磁石と対向するようにディスプレーサにおけるピストン側の第１端部に設置され、第１磁石と同じ極性の第２磁石とを含み、第２磁力付与手段は、ディスプレーサにおけるピストンから離れた側の第２端部に設置された第３磁石と、第３磁石と対向するようにディスプレーサの第２端部と対向するケーシングの内壁部分に設置され、第３磁石と同じ極性の第４磁石とを含む。なお、本願明細書において「ケーシング」とは、スターリング機関の外殻を構成する部分のことを称し、単一の容器で構成されてもよく、複数の要素の外殻部分を組合せて構成されてもよい。また、上記第１、第２、第３および第４磁石は、好ましくは、永久磁石である。 The first magnetic force applying means is, for example, a first magnet installed at an end portion on the displacer side of the piston, and a first end portion on the piston side of the displacer so as to face the first magnet. A second magnet having the same polarity, and the second magnetic force applying means includes a third magnet disposed at a second end of the displacer on the side away from the piston, and a second magnet of the displacer so as to face the third magnet. It is installed on the inner wall portion of the casing facing the end portion, and includes a fourth magnet having the same polarity as the third magnet. In the present specification, the “casing” refers to a portion constituting the outer shell of the Stirling engine, and may be constituted by a single container or a combination of outer shell portions of a plurality of elements. Also good. The first, second, third and fourth magnets are preferably permanent magnets.

上記のように第１磁力付与手段をピストンとディスプレーサにそれぞれ設置することにより、ピストンとディスプレーサ間に斥力を発生させることができる。それにより、ピストン駆動手段でピストンを駆動してシリンダ内で往復動させた際に、上記の斥力を利用してディスプレーサをピストンから離れる方向に押圧することができる。他方、第２磁力付与手段をディスプレーサと、該ディスプレーサと対向するケーシングの内壁部分にそれぞれ対向して設置することにより、同様に第２磁力付与手段によって生じる斥力を利用してディスプレーサを上記ケーシングの内壁部分から離れる方向、つまりピストンに近づく方向に押圧することができる。 By installing the first magnetic force applying means on the piston and the displacer as described above, a repulsive force can be generated between the piston and the displacer. Accordingly, when the piston is driven by the piston driving means and reciprocated in the cylinder, the displacer can be pressed in a direction away from the piston by using the repulsive force. On the other hand, by disposing the second magnetic force applying means opposite to the displacer and the inner wall portion of the casing facing the displacer, the displacer is similarly used by utilizing the repulsive force generated by the second magnetic force applying means. It is possible to press in a direction away from the part, that is, in a direction approaching the piston.

本発明に係るスターリング機関は、他の局面では、ケーシングと、ケーシングに組付けられたシリンダと、シリンダ内で往復動するピストンおよびディスプレーサと、ピストンをシリンダ内で往復動させるピストン駆動手段と、ピストンとディスプレーサとの間に設けられピストンからディスプレーサを引き離す方向に弾性力を付与することが可能な第１弾性力付与手段と、ディスプレーサにおけるピストンから離れた側の端部と、該端部と対向するケーシングの内壁部分との間に設けられケーシングの内壁部分からディスプレーサを引き離す方向に弾性力を付与することが可能な第２弾性力付与手段とを備える。 In another aspect, the Stirling engine according to the present invention includes a casing, a cylinder assembled to the casing, a piston and a displacer that reciprocates in the cylinder, piston drive means that reciprocates the piston in the cylinder, and a piston. A first elastic force applying means that is provided between the displacer and can displace the displacer from the piston; and an end portion of the displacer on the side away from the piston, and the end portion facing the end portion And a second elastic force applying means provided between the inner wall portion of the casing and capable of applying an elastic force in a direction of separating the displacer from the inner wall portion of the casing.

上記第１弾性力付与手段は、たとえばピストンにおいてディスプレーサ側に位置する端部と、ディスプレーサとの間に設置された第１コイルスプリングなどの弾性部材を含み、第２弾性力付与手段は、たとえばディスプレーサにおけるピストンから離れた側の端部と、該端部と対向するケーシングの内壁部分との間に設置された第２コイルスプリングなどの弾性部材とを含む。 The first elastic force applying means includes an elastic member such as a first coil spring installed between an end portion of the piston located on the displacer side and the displacer, and the second elastic force applying means is, for example, a displacer. And an elastic member such as a second coil spring installed between the end portion on the side away from the piston and the inner wall portion of the casing facing the end portion.

本発明によれば、ピストンとディスプレーサとの間およびディスプレーサとケーシングの内壁部分との間に発生する磁力による斥力や弾性力による反発力と、作動媒体からの圧力とを利用してディスプレーサを駆動することができるので、ディスプレーサロッドやディスプレーサスプリングを省略することが可能となる。それにより、ディスプレーサロッドやディスプレーサスプリングを設けることに起因する様々な不都合を解消することができる。 According to the present invention, the displacer is driven using the repulsive force due to the magnetic force generated between the piston and the displacer and between the displacer and the inner wall portion of the casing, the repulsive force due to the elastic force, and the pressure from the working medium. Therefore, the displacer rod and the displacer spring can be omitted. Thereby, various inconveniences caused by providing the displacer rod and the displacer spring can be solved.

以下、図１を用いて、本発明の実施の形態について説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.

（実施の形態１）
図１は、スターリング機関の一例であるスターリング冷凍機１の概略構成を示す断面図である。なお、以下の説明では、本発明をスターリング冷凍機に適用した例について説明するが、スターリング冷凍機以外のスターリング機関にも本発明は適用可能である。 (Embodiment 1)
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a Stirling refrigerator 1 that is an example of a Stirling engine. In the following description, an example in which the present invention is applied to a Stirling refrigerator will be described, but the present invention can also be applied to a Stirling engine other than a Stirling refrigerator.

図１に示すように、本実施の形態１のスターリング冷凍機１は、ケーシング１０と、該ケーシング１０に組付けられたシリンダ２と、シリンダ２内で往復動するピストン３およびディスプレーサ４と、再生器５と、圧縮空間（第１作動空間）６と、膨張空間（第２作動空間）７と、放熱部（ウォームヘッド）８と、吸熱部（コールドヘッド）９と、ピストン駆動手段としてのリニアモータ１１と、ピストンスプリング１２と、磁力付与手段の好ましい例である永久磁石１３ａ〜１３ｄと、背圧空間１４とを備える。 As shown in FIG. 1, the Stirling refrigerator 1 of the first embodiment includes a casing 10, a cylinder 2 assembled to the casing 10, a piston 3 and a displacer 4 reciprocating in the cylinder 2, and a regeneration. 5, a compression space (first working space) 6, an expansion space (second working space) 7, a heat radiating part (worm head) 8, a heat absorbing part (cold head) 9, and linear as piston driving means A motor 11, a piston spring 12, permanent magnets 13 a to 13 d which are preferable examples of magnetic force application means, and a back pressure space 14 are provided.

ケーシング１０は、スターリング冷凍機１の外殻（外壁）を構成する部分であり、シリンダ２をはじめとする種々の部品が該ケーシング１０内に組付けられる。図１の例では、ケーシング１０は、単一の容器で構成されず、背圧空間１４を規定するとともにリニアモータ１１を受け入れるベッセル部分と、放熱部８、再生器５および吸熱部９の外壁部分とで主に構成される。該ケーシング１０の内部には、ヘリウムガスや水素ガス、窒素ガスなどの作動媒体が充填される。 The casing 10 is a part constituting the outer shell (outer wall) of the Stirling refrigerator 1, and various parts including the cylinder 2 are assembled in the casing 10. In the example of FIG. 1, the casing 10 is not formed of a single container, but defines a back pressure space 14 and receives a linear motor 11, and the outer wall portions of the heat radiating unit 8, the regenerator 5, and the heat absorbing unit 9. And is composed mainly of. The casing 10 is filled with a working medium such as helium gas, hydrogen gas, or nitrogen gas.

シリンダ２は、略円筒状の形状を有し、内部にピストン３とディスプレーサ４とを往復動可能に受け入れる。シリンダ２内において、ピストン３とディスプレーサ４とは同軸上に間隔をあけて配置され、このピストン３およびディスプレーサ４によってシリンダ２内の作動空間が圧縮空間６と膨張空間７とに区画される。圧縮空間６は主に放熱部８によって囲まれ、膨張空間７は主に吸熱部９によって囲まれている。 The cylinder 2 has a substantially cylindrical shape, and receives the piston 3 and the displacer 4 in a reciprocating manner. In the cylinder 2, the piston 3 and the displacer 4 are arranged coaxially with a space therebetween, and the piston 3 and the displacer 4 divide the working space in the cylinder 2 into a compression space 6 and an expansion space 7. The compression space 6 is mainly surrounded by the heat dissipation part 8, and the expansion space 7 is mainly surrounded by the heat absorption part 9.

圧縮空間６と膨張空間７との間には再生器５が配設されており、この再生器５を介してこれら両空間が連通する。それにより、スターリング冷凍機１内に閉回路が構成される。この閉回路内に封入された作動媒体が、ピストン３およびディスプレーサ４の動作に合わせて流動することにより、逆スターリングサイクルが実現する。 A regenerator 5 is disposed between the compression space 6 and the expansion space 7, and these two spaces communicate with each other via the regenerator 5. Thereby, a closed circuit is formed in the Stirling refrigerator 1. The working medium sealed in the closed circuit flows in accordance with the operation of the piston 3 and the displacer 4, thereby realizing a reverse Stirling cycle.

シリンダ２の外側には、リニアモータ１１を配設する。このリニアモータ１１によって、シリンダ２の軸方向にピストン３を駆動する。ピストン３の一端は、板バネなどで構成されるピストンスプリング１２と接続される。該ピストンスプリング１２は、ピストン３に弾性力を付与する弾性力付与手段として機能し、該ピストンスプリング１２とリニアモータ１１により、シリンダ２内でピストン３を所望の振幅で周期的に往復動させることが可能となる。 A linear motor 11 is disposed outside the cylinder 2. The linear motor 11 drives the piston 3 in the axial direction of the cylinder 2. One end of the piston 3 is connected to a piston spring 12 composed of a leaf spring or the like. The piston spring 12 functions as an elastic force applying means for applying an elastic force to the piston 3, and the piston 3 is periodically reciprocated with a desired amplitude in the cylinder 2 by the piston spring 12 and the linear motor 11. Is possible.

ピストン３に対しディスプレーサ４と反対側には、ケーシング１０のベッセル部分によって囲まれた背圧空間１４が位置している。この背圧空間１４内にも、作動媒体が存在する。 A back pressure space 14 surrounded by a vessel portion of the casing 10 is located on the side opposite to the displacer 4 with respect to the piston 3. There is also a working medium in the back pressure space 14.

本実施の形態では、ピストン３とディスプレーサ４との間に、ピストン３からディスプレーサ４を引き離す方向の磁力を付与する第１磁力付与手段を設け、ディスプレーサ４におけるピストン３から離れた側の端部と、該端部と対向するケーシング１０の内壁部分（たとえば図１の例では吸熱部９の膨張空間７側に位置する表面部分）との間に、該ケーシングの内壁部分からディスプレーサ４を引き離す方向、つまりピストン３に近づく方向に磁力を付与する第２磁力付与手段とを設ける。 In the present embodiment, a first magnetic force applying means for applying a magnetic force in the direction of separating the displacer 4 from the piston 3 is provided between the piston 3 and the displacer 4, and the end of the displacer 4 on the side away from the piston 3 A direction in which the displacer 4 is pulled away from the inner wall portion of the casing between the end portion and the inner wall portion of the casing 10 facing the end portion (for example, a surface portion located on the expansion space 7 side of the heat absorbing portion 9 in the example of FIG. 1), That is, the 2nd magnetic force provision means which provides a magnetic force in the direction approaching piston 3 is provided.

上記のように第１磁力付与手段を設けることにより、ピストン３とディスプレーサ４との間に斥力を発生させることができ、ピストン３から離れる方向にディスプレーサ４を押圧することができる。また、第２磁力付与手段を設けることにより、ディスプレーサ４と上記のケーシング１０の内壁部分との間に斥力を発生させることができ、ディスプレーサ４をピストン３に近づく方向に押圧することができる。それにより、作動媒体からの圧力と磁力付与手段による斥力（磁力）との双方を利用してディスプレーサをシリンダ２内で周期的に往復動させることができる。 By providing the first magnetic force applying means as described above, a repulsive force can be generated between the piston 3 and the displacer 4, and the displacer 4 can be pressed in a direction away from the piston 3. Further, by providing the second magnetic force applying means, a repulsive force can be generated between the displacer 4 and the inner wall portion of the casing 10, and the displacer 4 can be pressed in a direction approaching the piston 3. Accordingly, the displacer can be periodically reciprocated in the cylinder 2 using both the pressure from the working medium and the repulsive force (magnetic force) generated by the magnetic force applying means.

その結果、ディスプレーサロッドやディスプレーサスプリングを省略することが可能となり、ディスプレーサロッドやディスプレーサスプリングが存在することに起因する様々な不都合を解消することができる。 As a result, the displacer rod and the displacer spring can be omitted, and various inconveniences due to the presence of the displacer rod and the displacer spring can be solved.

具体的には、ディスプレーサロッドを高い同軸度でディスプレーサ本体に取付ける必要がなくなり、またディスプレーサスプリングを特定周波数で共振させるために高い精度でばね定数を個々にチューニングする必要もなくなる。さらに、ディスプレーサスプリングとディスプレーサロッドとを軸心が一致するように取り付ける必要もなくなる。したがって、スターリング機関の組立作業が格段に容易となり、特に生産性を向上することができる。 Specifically, it is not necessary to attach the displacer rod to the displacer body with a high degree of coaxiality, and it is not necessary to individually tune the spring constant with high accuracy in order to resonate the displacer spring at a specific frequency. Further, it is not necessary to attach the displacer spring and the displacer rod so that the axes coincide with each other. Therefore, the assembly operation of the Stirling engine becomes much easier, and productivity can be improved particularly.

その上、ディスプレーサスプリングとディスプレーサロッドの取付部がスターリング機関の動作中に緩むことや、ピストン３やディスプレーサ４が往復運動を繰り返すことでピストン３とディスプレーサ４の同軸度がずれて摺動摩耗を生じるという問題も回避することができる。よって、スターリング機関の経時的な性能の劣化をも効果的に抑制することができる。 In addition, the displacer spring and the displacer rod are loosened during the operation of the Stirling engine, and the piston 3 and the displacer 4 repeat reciprocating movements, so that the coaxiality of the piston 3 and the displacer 4 is shifted to cause sliding wear. This problem can also be avoided. Therefore, deterioration of performance over time of the Stirling engine can be effectively suppressed.

図１の例では、ピストン３におけるディスプレーサ４側の端部に永久磁石（第１磁石）１３ａ、該永久磁石１３ａと対向するようにディスプレーサ４におけるピストン３側の第１端部に永久磁石１３ａと同じ極性（Ｎ極同士あるいはＳ極同士）の永久磁石（第２磁石）１３ｂ、ディスプレーサ４におけるピストン３から離れた側の第２端部に永久磁石１３ｃ（第３磁石）、該永久磁石１３ｃと対向するようにディスプレーサ４の第２端部と対向する吸熱部９の膨張空間７側に位置する表面部分（内壁部分）に永久磁石１３ｃと同じ極性（Ｎ極同士あるいはＳ極同士）の永久磁石１３ｄ（第４磁石）とを設けている。 In the example of FIG. 1, a permanent magnet (first magnet) 13a is disposed at the end of the piston 3 on the displacer 4 side, and a permanent magnet 13a is disposed at the first end of the displacer 4 on the piston 3 side so as to face the permanent magnet 13a. A permanent magnet (second magnet) 13b having the same polarity (N poles or S poles), a permanent magnet 13c (third magnet) at the second end of the displacer 4 on the side away from the piston 3, and the permanent magnet 13c A permanent magnet having the same polarity (N poles or S poles) as the permanent magnet 13c on the surface part (inner wall part) located on the expansion space 7 side of the heat absorbing part 9 facing the second end of the displacer 4 so as to face each other. 13d (fourth magnet).

このようにピストン３、ディスプレーサ４および吸熱部９にそれぞれ永久磁石１３ａ〜１３ｄを設置することで、これらの間に所望の磁力を発生させることができ、作動媒体からの圧力とともに永久磁石１３ａ〜１３ｄによる磁力をディスプレーサ４に付与することができる。それにより、ディスプレーサ４を駆動することができる。 Thus, by installing the permanent magnets 13a to 13d in the piston 3, the displacer 4 and the heat absorption part 9, respectively, a desired magnetic force can be generated between them, and the permanent magnets 13a to 13d together with the pressure from the working medium. The magnetic force by can be applied to the displacer 4. Thereby, the displacer 4 can be driven.

また、永久磁石１３ａ〜１３ｄの種類や形状などを適切に選択することで、これらの間に生じる磁力を所定値以上の値とすることができ、ディスプレーサ４とピストン３および吸熱部９の内壁との衝突を回避することもできる。 In addition, by appropriately selecting the types and shapes of the permanent magnets 13a to 13d, the magnetic force generated between them can be set to a value equal to or greater than a predetermined value, and the displacer 4, the piston 3, and the inner walls of the heat absorbing portion 9 You can also avoid collisions.

さらに、永久磁石１３ａ〜１３ｄを採用することにより、該永久磁石１３ａ〜１３ｄを各要素に取付けるだけでよいので、永久磁石１３ａ〜１３ｄの設置作業も容易に行える。 Further, by employing the permanent magnets 13a to 13d, it is only necessary to attach the permanent magnets 13a to 13d to each element, so that the permanent magnets 13a to 13d can be easily installed.

また、永久磁石１３ａ〜１３ｄをシリンダ２の軸線上に並べて配置することにより、シリンダ２の軸線に沿う方向にディスプレーサ４に磁力を付与することができ、ディスプレーサ４の規則的な往復動の実現に効果的に寄与し得る。 Further, by arranging the permanent magnets 13 a to 13 d side by side on the axis of the cylinder 2, it is possible to apply a magnetic force to the displacer 4 in a direction along the axis of the cylinder 2, thereby realizing regular reciprocation of the displacer 4. Can contribute effectively.

なお、図１の例では、ピストン３、ディスプレーサ４および吸熱部９などの各要素の端面に露出するように永久磁石１３ａ〜１３ｄを取付け、永久磁石１３ａ〜１３ｄの表面と各要素の表面とがほぼ面一となるようにしているが、永久磁石１３ａ〜１３ｄの表面を、上記の各要素の表面よりも各要素の内方側にシフトさせ、各要素の表面に若干の凹部を設けるようにすることも考えられる。この場合には、該永久磁石１３ａ〜１３ｄの表面を被覆する被覆部材を取付け、永久磁石１３ａ〜１３ｄの表面が作動空間に露出しないようにすることもできる。また、予め永久磁石１３ａ〜１３ｄの表面が作動空間に露出しないように各要素の内部に永久磁石１３ａ〜１３ｄを組込むことも考えられる。 In the example of FIG. 1, permanent magnets 13 a to 13 d are attached so as to be exposed at end surfaces of the elements such as the piston 3, the displacer 4, and the heat absorbing portion 9, and the surface of the permanent magnets 13 a to 13 d and the surface of each element are The surfaces of the permanent magnets 13a to 13d are shifted to the inner side of each element from the surface of each element so as to provide a slight recess on the surface of each element. It is also possible to do. In this case, a covering member that covers the surfaces of the permanent magnets 13a to 13d may be attached so that the surfaces of the permanent magnets 13a to 13d are not exposed to the working space. It is also conceivable to incorporate the permanent magnets 13a to 13d inside each element so that the surfaces of the permanent magnets 13a to 13d are not exposed to the working space in advance.

次に、本実施の形態において使用可能な永久磁石について、より具体的に説明する。 Next, the permanent magnet that can be used in the present embodiment will be described more specifically.

まず、ピストンスプリング１２のバネ定数が８４００（Ｎ／ｍ）、従来例で用いられていたディスプレーサスプリングのバネ定数が２４５００（Ｎ／ｍ）であるスターリング冷凍機１（２００Ｗ）の場合を例にとって説明する。 First, the case of the Stirling refrigerator 1 (200 W) in which the spring constant of the piston spring 12 is 8400 (N / m) and the spring constant of the displacer spring used in the conventional example is 24500 (N / m) will be described as an example. To do.

上記のスターリング冷凍機１では、ピストン３の振幅が７ｍｍの時、ディスプレーサ４の振幅は、５．１ｍｍ以下程度であると考えられる。このとき、ディスプレーサ４に働く復元力Ｆｄｍは、下記の数式（１）で表される。なお、ディスプレーサ４の先端から吸熱部９の内壁部分までの距離は３．９ｍｍである。 In the above Stirling refrigerator 1, when the amplitude of the piston 3 is 7 mm, the amplitude of the displacer 4 is considered to be about 5.1 mm or less. At this time, the restoring force Fdm acting on the displacer 4 is expressed by the following formula (1). In addition, the distance from the front-end | tip of the displacer 4 to the inner wall part of the heat absorption part 9 is 3.9 mm.

Ｆｄｍ＝２４５００×５．１×１０^−３＝１２５（Ｎ）…（１）
ここで、対向する１組の永久磁石（図１の永久磁石１３ｃ，１３ｄに対応）の磁束密度をｍ１，ｍ２とすると、距離ｒだけ離れた１組の永久磁石間に働く力Ｆは下記の数式（２）で表される。 Fdm = 24500 × 5.1 × 10 ⁻³ = 125 (N) (1)
Here, if the magnetic flux density of a pair of opposing permanent magnets (corresponding to the permanent magnets 13c and 13d in FIG. 1) is m1 and m2, the force F acting between the pair of permanent magnets separated by a distance r is It is expressed by Equation (2).

Ｆ＝ｍ１・ｍ２／ｒ^２…（２）
したがって、距離ｒが３．９ｍｍの時に永久磁石間に働く力Ｆを１２５（Ｎ）とするには、永久磁石の磁束密度を０．０４３６（Ｔ）とすればよい。距離ｒが３．９ｍｍの時に０．０４３６（Ｔ）の表面磁束密度を得るためには、たとえば残留磁束密度１．０８５Ｔ、外径８．７ｍｍ、厚さ１ｍｍのＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石を使用すればよい。 F = m1 · m2 / r ² (2)
Therefore, in order to set the force F acting between the permanent magnets to 125 (N) when the distance r is 3.9 mm, the magnetic flux density of the permanent magnets may be set to 0.0436 (T). In order to obtain a surface magnetic flux density of 0.0436 (T) when the distance r is 3.9 mm, for example, an Nd—Fe—B magnet having a residual magnetic flux density of 1.085 T, an outer diameter of 8.7 mm, and a thickness of 1 mm is used. do it.

次に、ディスプレーサ４の先端が吸熱部９の内壁部分から１ｍｍの位置まで吸熱部９の内壁部分に近づいた時にＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石からディスプレーサ４に働く力と、従来のディスプレーサスプリングによる復元力とを比較する。 Next, the force acting on the displacer 4 from the Nd-Fe-B magnet when the tip of the displacer 4 approaches the inner wall portion of the heat absorbing portion 9 from the inner wall portion of the heat absorbing portion 9 to a position of 1 mm, and the restoring force by the conventional displacer spring And compare.

従来のディスプレーサスプリングの復元力Ｆ１は下記の数式（３）で表され、磁力Ｆ２は下記の数式（４）で表される。 The restoring force F1 of the conventional displacer spring is represented by the following formula (3), and the magnetic force F2 is represented by the following formula (4).

Ｆ１＝２４５００×９×１０^−３＝２２０．５（Ｎ）…（３）
Ｆ２＝（０．１０５１）^２／（１×１０^−３）^２＝１１０４６（Ｎ）…（４）
このように磁力Ｆ２が上記の復元力Ｆ１よりも格段に大きい値となるので、ピストン３の振幅をさらに増加させても、ディスプレーサ４は吸熱部９の内壁に衝突し難くなることが推察される。したがって、ディスプレーサ４と吸熱部９との衝突を回避しながらディスプレーサ４を駆動することができる。 F1 = 24500 × 9 × 10 ⁻³ = 220.5 (N) (3)
F2 = (0.1051) ² / (1 × 10 ⁻³ ) ² = 11046 (N) (4)
Thus, since the magnetic force F2 is a value that is much larger than the restoring force F1, it is assumed that the displacer 4 does not easily collide with the inner wall of the heat absorbing portion 9 even if the amplitude of the piston 3 is further increased. . Therefore, the displacer 4 can be driven while avoiding the collision between the displacer 4 and the heat absorbing portion 9.

次に、ディスプレーサ４とピストン３との間での衝突を回避するための永久磁石の選定手法の一例について説明する。 Next, an example of a permanent magnet selection method for avoiding a collision between the displacer 4 and the piston 3 will be described.

上記のスターリング冷凍機１において、ピストン３が７ｍｍの振幅で運転されているとする。この時のエンジンダイナミクスから、ディスプレーサ４が圧縮空間６側で最大振幅の時のピストン３の振幅は、ディスプレーサ４とピストン３との位相差が６８°であるとした場合には２．６２２ｍｍとなる。スターリング冷凍機１の停止時の圧縮空間６の行程は１１ｍｍであるので、ディスプレーサ４とピストン３間の距離は３．２７８ｍｍ（１１−５．１−２．６２２＝３．２７８）となる。 In the above Stirling refrigerator 1, it is assumed that the piston 3 is operated with an amplitude of 7 mm. From the engine dynamics at this time, the amplitude of the piston 3 when the displacer 4 has the maximum amplitude on the compression space 6 side is 2.622 mm when the phase difference between the displacer 4 and the piston 3 is 68 °. . Since the stroke of the compression space 6 when the Stirling refrigerator 1 is stopped is 11 mm, the distance between the displacer 4 and the piston 3 is 3.278 mm (11-5.1-2.622 = 3.278).

ここで、ディスプレーサ４とピストン３との間に設置される永久磁石（図１の永久磁石１３ａ，１３ｂに対応）に必要な磁束密度ｍｐについては、下記の数式（５）が成立つ。 Here, for the magnetic flux density mp necessary for the permanent magnet (corresponding to the permanent magnets 13a and 13b in FIG. 1) installed between the displacer 4 and the piston 3, the following mathematical formula (5) is established.

１２５＝（ｍｐ）^２／（３．２７８×１０^−３）^２ …（５）
上記の数式（５）より、磁束密度ｍｐは０．０３６６（Ｔ）となる。したがって、ディスプレーサ４とピストン３間の距離が３．２７８ｍｍの場合に０．０３６６（Ｔ）の表面磁束密度を得るために必要な永久磁石としては、たとえば残留磁束密度０．８５Ｔ、外径６．５ｍｍ、厚さ１ｍｍのＳｍ−Ｃｏ磁石を使用すればよいこととなる。この磁石を使用することにより、ディスプレーサ４とピストン３との衝突を回避しながらディスプレーサ４を駆動することができる。 125 = (mp) ² /(3.278×10 ⁻³ ) ² (5)
From the above equation (5), the magnetic flux density mp is 0.0366 (T). Therefore, when the distance between the displacer 4 and the piston 3 is 3.278 mm, as a permanent magnet necessary for obtaining a surface magnetic flux density of 0.0366 (T), for example, a residual magnetic flux density of 0.85 T, an outer diameter of 6. An Sm—Co magnet having a thickness of 5 mm and a thickness of 1 mm may be used. By using this magnet, the displacer 4 can be driven while avoiding a collision between the displacer 4 and the piston 3.

なお、本実施の形態１では、磁力付与手段の一例として永久磁石を使用する場合について説明したが、電磁石などの永久磁石以外の磁力付与手段を採用することも考えられる。 In the first embodiment, the case where a permanent magnet is used as an example of the magnetic force application unit has been described. However, it is also conceivable to employ a magnetic force application unit other than the permanent magnet such as an electromagnet.

（実施の形態２）
次に、図２を用いて、本発明の実施の形態２について説明する。本実施の形態２のスターリング機関は、ピストンとディスプレーサとの間に設けられピストンからディスプレーサを引き離す方向に弾性力を付与することが可能な第１弾性力付与手段と、ディスプレーサにおけるピストンから離れた側の端部と、該端部と対向するケーシングの内壁部分との間に設けられケーシングの内壁部分からディスプレーサを引き離す方向に弾性力を付与することが可能な第２弾性力付与手段とを備える。 (Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 of the present invention will be described with reference to FIG. The Stirling engine according to the second embodiment includes a first elastic force applying means provided between the piston and the displacer and capable of applying an elastic force in a direction of separating the displacer from the piston, and a side of the displacer away from the piston. And a second elastic force applying means that is provided between the end portion of the casing and the inner wall portion of the casing facing the end portion and is capable of applying an elastic force in a direction of separating the displacer from the inner wall portion of the casing.

上記のように第１および第２弾性力付与手段を設置することにより、ピストン駆動手段によってピストンを駆動した際に、ディスプレーサに対し所望の弾性力を付与することができる。該弾性力を利用してディスプレーサを駆動することができる。つまり、弾性力付与手段を介してピストンの強制振動エネルギーをディスプレーサに伝達することができ、該ピストンの強制振動エネルギーによりディスプレーサを往復運動させることができる。 By installing the first and second elastic force applying means as described above, a desired elastic force can be applied to the displacer when the piston is driven by the piston driving means. The displacer can be driven using the elastic force. That is, the forced vibration energy of the piston can be transmitted to the displacer through the elastic force applying means, and the displacer can be reciprocated by the forced vibration energy of the piston.

このとき、第１および第２弾性力付与手段からの弾性力を適切に調節することにより、ピストンに対し所定の位相差でディスプレーサを駆動するとともに、ピストンおよびケーシングの内壁部分とディスプレーサとの衝突を回避することができる。 At this time, by appropriately adjusting the elastic force from the first and second elastic force applying means, the displacer is driven with a predetermined phase difference with respect to the piston, and the displacer collides with the inner wall portion of the piston and the casing. It can be avoided.

第１および第２弾性力付与手段の典型例としては弾性部材を挙げることができる。弾性部材としては、典型的にはコイルスプリングを使用可能であるが、コイルスプリング以外のスプリングや、スプリング以外の弾性体をも使用可能である。さらに、異なる種類の弾性部材を組み合わせて使用することも考えられる。 A typical example of the first and second elastic force applying means is an elastic member. Typically, a coil spring can be used as the elastic member, but a spring other than the coil spring or an elastic body other than the spring can also be used. Furthermore, it is also conceivable to use different types of elastic members in combination.

図２に、本実施の形態２におけるスターリング冷凍機１の概略構成を示す。図２に示すように、本実施の形態２のスターリング冷凍機１では、ピストン３においてディスプレーサ４側に位置する端部と、ディスプレーサ４との間に第１コイルスプリング１６を取り付け、ディスプレーサ４におけるピストン３から離れた側の端部と、該端部と対向するケーシング１０の内壁部分（吸熱部９の内壁部分）との間に第２コイルスプリング１７を取り付けている。 In FIG. 2, schematic structure of the Stirling refrigerator 1 in this Embodiment 2 is shown. As shown in FIG. 2, in the Stirling refrigerator 1 of the second embodiment, a first coil spring 16 is attached between the displacer 4 and an end portion located on the displacer 4 side in the piston 3, and the piston in the displacer 4. A second coil spring 17 is attached between the end portion on the side away from 3 and the inner wall portion of the casing 10 (the inner wall portion of the heat absorbing portion 9) facing the end portion.

図２の例では、ピストン３におけるディスプレーサ４側の端部に凹部１５ａ、ディスプレーサ４におけるピストン３側の端部に凹部１５ｂ、ディスプレーサ４におけるピストン３から離れた側の端部に凹部１５ｃ、ディスプレーサ４と対向するケーシング１０の内壁部分（吸熱部９の内壁部分）に凹部１５ｄを設け、凹部１５ａに第１コイルスプリング１６の一端を固定し、凹部１５ｂに第１コイルスプリング１６の他端を固定し、凹部１５ｃに第２コイルスプリング１７の一端を固定し、凹部１５ｄに第２コイルスプリング１７の他端を固定している。 In the example of FIG. 2, a recess 15 a is formed at the end of the piston 3 on the displacer 4 side, a recess 15 b is provided at the end of the displacer 4 on the piston 3 side, and a recess 15 c is provided at the end of the displacer 4 on the side away from the piston 3. A concave portion 15d is provided in the inner wall portion of the casing 10 (the inner wall portion of the heat absorbing portion 9) opposite to the first end, and one end of the first coil spring 16 is fixed to the concave portion 15a, and the other end of the first coil spring 16 is fixed to the concave portion 15b. One end of the second coil spring 17 is fixed to the recess 15c, and the other end of the second coil spring 17 is fixed to the recess 15d.

しかし、上記のような凹部１５ａ〜１５ｄを設けることなく、第１および第２コイルスプリング１６，１７を、ピストン３、ディスプレーサ４およびケーシング１０の内壁部分（吸熱部９の内壁部分）に取り付けることも可能である。また、何らかの部材を用いて、あるいは何らかの部材を介して第１および第２コイルスプリング１６，１７を設置することも可能である。 However, the first and second coil springs 16 and 17 may be attached to the inner wall portion of the piston 3, the displacer 4 and the casing 10 (the inner wall portion of the heat absorbing portion 9) without providing the concave portions 15a to 15d as described above. Is possible. It is also possible to install the first and second coil springs 16 and 17 using some member or via some member.

第１および第２コイルスプリング１６，１７の長さやばね定数は、ディスプレーサ４に要求される振幅や周期に応じて適切に選択すればよい。第１および第２コイルスプリング１６，１７のばね定数については等しい値とすることも考えられるが、第１および第２コイルスプリング１６，１７のばね定数を異ならせてもよい。 The lengths and spring constants of the first and second coil springs 16 and 17 may be appropriately selected according to the amplitude and period required for the displacer 4. Although it is conceivable that the spring constants of the first and second coil springs 16 and 17 are equal, the spring constants of the first and second coil springs 16 and 17 may be different.

第１と第２コイルスプリング１６，１７のばね定数を異ならせる場合、第１コイルスプリング１６のばね定数を第２コイルスプリング１７のばね定数より大きくしてもよく、それとは反対に第２コイルスプリング１７のばね定数を第１コイルスプリング１６のばね定数より大きくしてもよい。いずれの場合も、スプリングのばね定数を適切に調節することにより、ピストン３とディスプレーサ４間に所望の位相差を確保しながらディスプレーサ４を駆動することができる。 When the spring constants of the first and second coil springs 16 and 17 are different from each other, the spring constant of the first coil spring 16 may be larger than the spring constant of the second coil spring 17, and on the contrary, the second coil spring. The spring constant of 17 may be larger than the spring constant of the first coil spring 16. In either case, the displacer 4 can be driven while ensuring a desired phase difference between the piston 3 and the displacer 4 by appropriately adjusting the spring constant of the spring.

なお、第１および第２コイルスプリング１６，１７を含む振動系の共振周波数付近でピストン３を強制振動させることにより、少ないエネルギーでディスプレーサ４を所望の振幅で振動させることができる。上記以外の構成については、実施の形態１の場合と同様である。 Note that the displacer 4 can be vibrated with a desired amplitude with a small amount of energy by forcibly vibrating the piston 3 in the vicinity of the resonance frequency of the vibration system including the first and second coil springs 16 and 17. Other configurations are the same as those in the first embodiment.

次に、各実施の形態に記載のスターリング冷凍機１の動作について説明する。 Next, the operation of the Stirling refrigerator 1 described in each embodiment will be described.

まず、リニアモータ１１を作動させてピストン３を駆動する。リニアモータ１１によって駆動されたピストン３は、ディスプレーサ４に接近し、圧縮空間６内の作動媒体（作動ガス）を圧縮する。このとき、同じ極性の永久磁石１３ａ，１３ｂを設置することにより、該永久磁石１３ａ，１３ｂの斥力によってピストン３とディスプレーサ４との衝突を回避しながらディスプレーサ４を駆動することができる。 First, the linear motor 11 is operated to drive the piston 3. The piston 3 driven by the linear motor 11 approaches the displacer 4 and compresses the working medium (working gas) in the compression space 6. At this time, by disposing the permanent magnets 13a and 13b having the same polarity, the displacer 4 can be driven while avoiding the collision between the piston 3 and the displacer 4 by the repulsive force of the permanent magnets 13a and 13b.

ピストン３がディスプレーサ４に接近することにより、圧縮空間６内の作動媒体の温度は上昇するが、放熱部８によってこの圧縮空間６内に発生した熱が外部へと放出される。そのため、圧縮空間６内の作動媒体の温度はほぼ等温に維持される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルにおける等温圧縮過程に相当する。 When the piston 3 approaches the displacer 4, the temperature of the working medium in the compression space 6 rises, but the heat generated in the compression space 6 is released to the outside by the heat radiating unit 8. Therefore, the temperature of the working medium in the compression space 6 is maintained almost isothermal. That is, this process corresponds to an isothermal compression process in a reverse Stirling cycle.

ピストン３がディスプレーサ４に接近した後にディスプレーサ４は吸熱部９側に移動するが、このとき同じ極性の永久磁石１３ｃ，１３ｄを設けることで、永久磁石１３ｃ，１３ｄの斥力によってディスプレーサ４と吸熱部９の内壁との衝突を回避しながらディスプレーサ４を駆動することができる。 After the piston 3 approaches the displacer 4, the displacer 4 moves toward the heat absorbing portion 9. At this time, by providing the permanent magnets 13 c and 13 d having the same polarity, the displacer 4 and the heat absorbing portion 9 are generated by the repulsive force of the permanent magnets 13 c and 13 d. It is possible to drive the displacer 4 while avoiding a collision with the inner wall.

ピストン３によって圧縮空間６内において圧縮された作動媒体は再生器５内に流入し、さらに膨張空間７へと流れ込む。その際、作動媒体の持つ熱が再生器５に蓄熱される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容冷却過程に相当する。 The working medium compressed in the compression space 6 by the piston 3 flows into the regenerator 5 and further flows into the expansion space 7. At that time, the heat of the working medium is stored in the regenerator 5. That is, this process corresponds to an isovolumetric cooling process in a reverse Stirling cycle.

膨張空間７内に流入した高圧の作動媒体は、ディスプレーサ４がピストン３側へ移動することにより膨張する。これにより、膨張空間７内の作動媒体の温度は下降するが、吸熱部９によって外部の熱が膨張空間７内へと伝熱されるため、膨張空間７内はほぼ等温に保たれる。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等温膨張過程に相当する。 The high-pressure working medium that has flowed into the expansion space 7 expands when the displacer 4 moves to the piston 3 side. As a result, the temperature of the working medium in the expansion space 7 decreases, but external heat is transferred to the expansion space 7 by the heat absorbing portion 9, so that the inside of the expansion space 7 is kept substantially isothermal. That is, this process corresponds to an isothermal expansion process of a reverse Stirling cycle.

その後、ディスプレーサ４がピストン３から遠ざかる方向に移動し始める。それにより、膨張空間７内の作動媒体は再生器５を通過して再び圧縮空間６側へと戻る。その際、再生器５に蓄熱されていた熱が作動媒体に与えられるため、作動媒体は昇温する。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容加熱過程に相当する。 Thereafter, the displacer 4 starts to move away from the piston 3. Thereby, the working medium in the expansion space 7 passes through the regenerator 5 and returns to the compression space 6 side again. At that time, since the heat stored in the regenerator 5 is given to the working medium, the working medium is heated. That is, this process corresponds to a constant volume heating process of a reverse Stirling cycle.

この一連の過程（等温圧縮過程−等容冷却過程−等温膨張過程−等容加熱過程）が繰り返されることにより、逆スターリングサイクルが構成される。この結果、吸熱部９は徐々に低温になり、極低温を有するに至る。 By repeating this series of processes (isothermal compression process-isovolume cooling process-isothermal expansion process-isovolume heating process), an inverse Stirling cycle is configured. As a result, the endothermic portion 9 gradually becomes low temperature and has a very low temperature.

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、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。 Although the embodiment of the present invention has been described above, it should be considered that the embodiment disclosed this time is illustrative and not restrictive in all respects. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明の実施の形態１におけるスターリング冷凍機の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the Stirling refrigerator in Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２におけるスターリング冷凍機の概略構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows schematic structure of the Stirling refrigerator in Embodiment 2 of this invention.

Explanation of symbols

１スターリング冷凍機、２シリンダ、３ピストン、４ディスプレーサ、５再生器、６圧縮空間、７膨張空間、８放熱部、９吸熱部、１０ケーシング、１１リニアモータ、１２ピストンスプリング、１３ａ〜１３ｄ永久磁石、１４背圧空間、１５ａ〜１５ｄ凹部、１６第１コイルスプリング、１７第２コイルスプリング。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirling refrigerator, 2 cylinder, 3 piston, 4 displacer, 5 regenerator, 6 compression space, 7 expansion space, 8 heat radiation part, 9 heat absorption part, 10 casing, 11 linear motor, 12 piston spring, 13a-13d permanent magnet , 14 Back pressure space, 15a-15d recessed part, 16 1st coil spring, 17 2nd coil spring.

Claims

A casing,
A cylinder assembled to the casing;
A piston and a displacer reciprocating in the cylinder;
Piston driving means for reciprocating the piston in the cylinder;
A first magnetic force applying means that is provided between the piston and the displacer and applies a magnetic force in a direction of separating the displacer from the piston;
A second magnetic force that is provided between an end portion of the displacer on the side away from the piston and an inner wall portion of the casing that faces the end portion, and applies a magnetic force in a direction to separate the displacer from the inner wall portion of the casing. Granting means;
Stirling institution with

The first magnetic force application means includes:
A first magnet installed at an end of the piston on the displacer side;
A second magnet having the same polarity as the first magnet, disposed at the first end of the displacer on the piston side so as to face the first magnet;
The second magnetic force application means includes
A third magnet installed at a second end of the displacer away from the piston;
2. The Stirling according to claim 1, further comprising: a fourth magnet having the same polarity as the third magnet, which is disposed on an inner wall portion of the casing facing the second end of the displacer so as to face the third magnet. organ.

The Stirling engine according to claim 2, wherein the first, second, third and fourth magnets are permanent magnets.

A casing,
A cylinder assembled to the casing;
A piston and a displacer reciprocating in the cylinder;
Piston driving means for reciprocating the piston in the cylinder;
A first elastic force applying means that is provided between the piston and the displacer and applies an elastic force in a direction of separating the displacer from the piston;
A second portion that is provided between an end portion of the displacer on the side away from the piston and an inner wall portion of the casing facing the end portion, and applies an elastic force in a direction of separating the displacer from the inner wall portion of the casing; Elastic force applying means;
Stirling institution with

The first elastic force imparting means includes a first coil spring installed between an end portion of the piston located on the displacer side and the displacer,
The second elastic force imparting means includes a second coil spring installed between an end portion of the displacer on a side away from the piston and an inner wall portion of the casing facing the end portion. Item 5. A Stirling engine according to item 4.