JPS58500450A - 並列流熱交換器を持つスタ−リングエンジン - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 並列流熱交換器を持つスターリングエンジン発明の背景 本発明は、スターリングエンジンの熱交換器に関し、更に詳細にはスターリング エンジンの膨張及ヒ圧縮室を等温化する並列流熱交換器に関する。

理想的なスターリングエンジンは、等温圧縮、定容加熱２等温膨張及び定容冷却 に基づいている。この理論的熱力学サイクルの効率は、理論的カルノー・サイク ルの効、率と等しい。しかし、実際のスターリングサイクルエンジンは、その熱 力学サイクルが古典理論上のスターリングサイクルからはずれ、熱効率を減少さ せる様々な局面を有している。たとえば、ピストンは通常正弦関数的に作動する ので、Ｐ−Ｖ線図は、古典的スターリングサイクルのＰ−■線図のカーブしたひ し形よシも更に長円形となる。

また、古典的スターリング熱力学サイクルからはずれる他の原因としては、機械 加工における摩擦損失、ピストンの周囲におけるガス漏れ損失、及び熱交換器を 通るガス流に伴う風損などが挙げられる。

実際のエンジンがスターリングサイクルからはずれる最も重要な要因の１つは、 膨張及び圧縮室における熱力学行程が等温的ではなく、断熱的に行なわれること である。これは、熱交換器が直列に配置されているため圧縮室内のガスは低温の 熱交換器から断熱されかつ膨張室内・のガスは高温の熱交換器から断熱されてい ることにいくらか起因している。従って、ガスが膨張室内で膨張したりまたは圧 縮室内で圧縮される時には、熱交換器を既に通過し、熱交換面から実際には絶縁 されているガス体積がそのようにされるにすぎない。たとえ、圧縮及び膨張室の 壁が実質的に膨張及び圧縮温度であっても、面積一体積比が非常に小さいので、 これら室は膨張及び圧縮室内にガスを有する有効な熱交換器を構成してはいない 。よって、膨張室内のガスが膨張すると温度は低下し、圧縮室内のガスが圧縮さ れると温度が上昇する。古典的スターリングサイクルからこのようにはずれると 、古典的スターリングサイクルの効率は低下する。

スターリングエンジンに伴う他の問題点は、往復するガス流における直列熱交換 器の臨界長である。

高温及び低温面とガスとの間の熱交換特性は、面一体積比と、加熱面とガスとの 間の温度差の関数である。熱伝達を最適に行なうには、ガス流の通路を非常に狭 くしたりまたは非常に長くして、面一体積比を高くする必要がある。しかし、こ のような構造では、熱交換器における圧力降下が大きくなってしまう。すなわち むだな体積が過剰となる。従って実際に熱交換器を設計する場合、熱交換器にお ける流体圧力降下、むだな体積及び有効熱交換との間に相反する要素が生じ、す べての点で目標性能より劣ることになる。

ピストン−ディスプレイサスターリングエンジンは、通常、外部の熱交換器と外 部の蓄熱器とを通るガス流通路を有している。しかし外部の熱交換器を循環させ る必要がなければ、ディスプレイサ内に設けられた蓄熱器を使用して、ディスプ レイサ体積を理想的に使用しかつガス回路からの熱損失を最小にすることができ る。ところが、ディスプレイサ内に蓄熱器を有する構造では、蓄熱器の両側の熱 交換器が通常膨張室と圧縮室内にあるので効率は低く、熱交換が不十分である。

発明の概要 従って、本発明の目的は、圧縮及び膨張室を更に等濃化する、スターリングエン ジン用熱交換器を提供することである。さらに、特定値の体積流速、温度、熱交 換器における圧力降下用に設計された熱交換器の臨界長は、熱交換器に過剰な温 度を必要とすることなく、一方有効熱交換を保持しながら、熱交換器における体 積流速を速く、かつ圧力降下を最小にするように設計することができる。本発明 の別の目的は、ディスプレイ内に蓄熱器を有しかつ高い効率で動作するディスプ レイサルピストンスターリングエンジンを提供することである。

本発明のこれら目的は、本実施例において実施されている。本発明のスターリン グエンジンのヒータは並列管により膨張室に結合し、かつ作動ガスは膨張室から 熱交換器へ及び再び膨張室へ連続的に循環しているので、膨張行程は断熱ではな く等温的に行なわれる。またクーラにも同様の並列流熱交換器と循環器が設けら れているので、スターリングサイクル圧縮行程もまた断熱的ではなく等温的に行 なわれる。さらにピストンーディスプレイサエンジンにおいては、熱交換行程の 効率が高いため、ディスプレイサ内て設けた蓄熱器を使用することができる。

図面の説明 本発明及びそれに伴った多くの目的及び利点は、以下の図面に関する実施例の詳 細な説明により、良く理解できるであろう。

第１図は従来のスターリングエンジンの概要図、第２図は本発明による並列流熱 交換器を有するスターリングエンジンの概要図、第３図は本発明による並列流熱 交換器を有するピストン−ディスプレイサスターリングエンジンの概要図、第４ 図は本発明による並列流熱交換器を有するロビンソン形式のスターリングエンジ ンを示している。

実施例の説明 第１図は、シリンダ１０を有する従来のスターリングエンジンを示している。こ のシリンダ１ｏは、ディスプレイサ１２が往復運動する膨張室１１と、パワーピ ストン１４が往復運動する圧縮室１３とを含む作動室を有している。ディスプレ イサ１２により膨張室の体積は周期的に変化し、かつ上記ピストン１４により圧 縮室の体積は、膨張室の体積に９００だけ遅れて周期的に変化する。作動室の２ つの部分１１．１３は、別個のシリンダであってもよいし、また結合して一つの ／リングを形成していてもよい。

シリンダ１０内の作動室は、圧力のかかったたとえば水素またはヘリウムのよう な作動ガスが充満している。高温熱交換器またはヒータ１６は、膨張室１１に作 動ガスが通過する時、ガスを加熱し、低温熱交換器またはクーラ２ｏは圧縮室に 流入したガスを冷却する。蓄熱器２４は、作動ガスが膨張室１１から圧縮室１３ へ流れる時蓄熱しかつガスが圧縮室１３から膨張室１１へ流れる時、蓄えられて いた熱を作動ガスへ放出するよう熱交換器間に設けられている。

従って、クーラ２ｏにより吸収される筈の大量の熱は、蓄熱器によシ蓄熱される 。

動作忙おいてディスプレイサ１２は、たとえばピストン棒２６により膨張室内で 振動する。ディスプレイサ１２がピストン１４がら離れる方向に移動し、作動ガ スがヒータ１６を経て膨張室１１中へ膨張する時、作動室に生じた圧力波はディ スプレイサ１２から離れる方向にパワーピストン１４を駆動し、出力パワーを生 じる。この出方パワーはパワーピストン棒２８を介して伝達される。パワーピス トン１４は、ディスプレイサ１２と約９００の遅延関係で振動するので、ピスト ンのもどり行程において、ディスプレイサ１２は作動ガスのほとんどを、蓄熱器 ２４とクーラ２０とを経て圧縮室１３に移動させる。この圧縮室１３において、 ガスは圧縮室の方へ移動するピストン１４により圧縮される。

このような圧縮及び膨張行程は、一般にこれら行程においてガスの温度上昇及び 低下を招く。理想的には、スターリングサイクルは、圧縮及び膨張行程において 排熱及び受熱するので温度は一定である。

すなわち行程は等温的に行なわれる。しかし、作動室における熱交換は、熱交換 面とガスとが密接に接触しなければならない。通常のスターリングエンジンにお ける熱交換器の一般的な直列配列では、クーラ及びヒータからそれぞれ圧縮及・ び膨張室内のガスを有効に絶縁しているため、実際の圧縮及び膨張行程は、等温 的というより断熱状態で行なわれる。このように、理想的なスターリングサイク ルからはずれることは、効率の低下を招くことになる。

第２図のスターリングエンジンは第１図に示したものと同じ形式のものであり、 これはシリンダ２９に接続したヒータ及びクーラを含む一対の並列流熱交換器を 有している。ヒータ３ｏは、一対の導管３４．３６により、シリンダ２９内の膨 張室３２に接続している。作動ガスは、膨張室３２から導管３４特＾昭５８−５ ００４５（Ｋ４） を介してヒータ３ｏに至る連続循環通路内を循環する。ヒータ３ｏにおいて、ガ スの温度はヒータの温・度まで上昇するので、ガスが膨張室において膨張する時 のガスの温度低下を補償している。ガスは戻り導管３６内の送風機３８により循 環され、この送風機は、ヒータ３ｏと膨張室３２との間の連続循環を保持してい る。

クーラ４ｏは、一対のガス流導管４４．４６によりシリンダ２９内の圧縮室４２ に並列接続している。

戻り導管４６内には送風機４８が設けられ、圧縮空間４２から導管４４とクーラ ４０．さらに導管４６を介して圧縮室４２に至るガスの連続循環を行なって、ガ スが圧縮される時にガスに与えられる熱を除去するので、圧縮行程はより等温的 に行なわれる。

このように本発明は、各熱交換器を介して圧縮及び膨張室のガスを連続的に循環 することにより、直列接続した熱交換器を有する従来のスターリングエンジンで は不可能であったことを達成している。従って圧縮及び膨張行程は、断熱ではな く等温的に行なわれる。

本発明の別の利点は、直列配置した熱交換器の臨界長現象をなくしたことである 。第１図に示す従来の構造では、全熱交換行程は熱交換器を通るガスの一通路に おいて行なわれなければならない。しかしこれには、十分な量のガスが高温また は低温面に密接に接触して通過しなければならず、かつガスの温度変化はエンジ ンの仕様に従って行なわれなければならない。熱交換器における実際的な制限は 、寸法。

温度、熱交換器面の面領域、圧力降下、及び圧縮室と膨張室の間のむだな空間と に関係している。これら条件は、熱交換器の設計上の制限と矛盾し、工学的に相 入れず、その結果、理想的な性能特性よりも劣ることになる。

本発明は、スターリングエンジンの通常の熱交換器よりも小さい熱交換器を使用 することができ、また膨張及び圧縮室の間の圧力降下を小さくすることができる 。実際、本発明においては、膨張室と圧縮室との間に存在する圧力降下のみが、 蓄熱器４９における圧力降下である。ヒータ３０とヒータ４０を介してガス循環 を行なわせるのに必要なパワーは、多少は補助機能としてエンジンパワーを使用 しているが、これは熱力学サイクルで行なわれない。従ってパワー損失の累積作 用は、アクセサリ駆動がドライブシャフトからなくなるまで、装置に与えられる ことはない。よってたとえ本発明の熱交換器における実際の粘性損失が、通常の 熱交換器における粘性損失と同じくらい高いか、またはそれよシいくらか高くて も、全エンジン装置におけるその作用は、従来の熱交換器によるものよシ小さい 。

第３図は、容器すなわちエンジンブロック５ｏを有するピストン−ディスプレイ サスターリングエンジンを示している。このエンジンブロック５０は、ピストン 棒５６により駆動されるディスプレイサ５４が振動するシリンダ５２により形成 される。ピストン５８もまたシリンダ５２において振動し、ピストン棒６０を介 してパワーを負荷に伝達する。ディスプレイサ５４のピストン棒５６は、パワー ピスト１５８のピストン棒６０を同心的に貫通している。

蓄熱器６２は、ディスプレイサ５４の上部の膨張室６４と、パワーピストン５８ とディスプレイサジ４間の圧縮室とに、ガス管６３Ａ、６３Ｂにょシ接続してい る。蓄熱器６２は、ガスが膨張室６４がら蓄熱器６２を介して圧縮室６６へ流れ る時、作動ガスからの熱を蓄熱し、かつガスが蓄熱器６２を介、して膨張室６４ に戻る時、蓄えられていた熱を作動ガスに放出する通常の機能を行なう。

ヒータ７０とクーラ７２を含む一対の熱交換器は、並列ガス導管によシ膨張及び 圧縮室にそれぞれ並列に接続している。ヒータ７ｏは、ガス導管７４．７６によ り膨張室６４に接続し、これら導管にょシ膨張室６４における作動ガスは、膨張 室がらヒータ７゜を介して膨張室へ連続的に循環する。同様に、クーラ７２は、 並列ガス導管７８．８０とにょシ圧縮室６６に接続しているので、圧縮室内のガ スは圧縮室からクーラＴ２を介して再び圧縮室へと連続的に循環する。

作動ガスの循環は、各ガス導管７６．８０内の一対のガス送風機８２．８４とに より行なわれる。これら送風機は、短い駆動棒８８により両送風損に結合した、 たとえば電気モータ８６のような単一の駆動装置により駆動される。高熱ガス回 路における送風機８２は、インコネル×７５０やアルファシリコンカーバイドの ような耐熱性材料から成る。送風機８２とモータ８６間のシャフト８８は断熱さ れ、送風機からシャフトを経てモータ８６へ熱が伝導しないようにしている。さ らに、送風機８２は、送風機の空所からモータ８６へ高温の作動ガスが漏れるの を妨げるように耐熱性セラミックシールを備えている。

送風機８２の空所からのガス漏れは、ヒータからクーラへの直接的な熱の漏れで あシ、これは熱効率の低下を招き、かつモ〜り８６の温度の上昇を生じてしまう 。送風機８４が低温ならば、通常の低温材料から作ることができ、かつ空所中の 送風機のシールもテフロンのような低温材料から作ることができる。

作動ガスは、ヒータ７０とクーラ７２とを経て連続的に循環するので、加熱及び 冷却行程は、単一通路の熱交換器よりもはるかに効率的である。というのも、ガ スが熱交換器を介して複数の通路を通るからである。従って、ガスによる有効な 熱交換器を実現するのに必要な一般的な条件はかなり軽減され、かつ設計上の融 通性が非常に増大する。たとえば、熱交換器による圧力降下やむだな空間の減少 を望む時、ガス通路を短縮しかつ拡大することができる。

熱交換行程において通常生ずるむだは、熱交換器を通る作動ガスの通路を複数に することによりなくすことができる。ヒータの温度を下げたり、またはクーラの 温度を上昇したい場合、熱交換器を通るガスの流れる通路の数を増加することに よる設計上の変化に通常伴った、ゆっくりした熱交換を打ち消すことにより行な うことができる。

第４図は、本発明による並列流交換器を内蔵したロビンソン形式の自由ピストン スターリングエンジンを示している。このエンジンは、ガス通路９４により結合 した一対のシリンダ９０　、９２ｔ−有しテいる。ディスプレイサ９６は、容器 ９ｏ内と形成されたシリンダ９８内において振動し、ディスプレイブ９６内の環 状蓄熱器１００を介して作動ガスを移動する。ディスプレイサ９６は、広い直径 部分１０４と狭い直径部分１０６とを有する固定棒１０２にスライディングシー ル９９Ｈ，９９Ｃを設けた自由ピストンディスプレイサである。ディスプレイサ 及び面の有効面積差、すなわちロッド部分１０４，１０６の断面積の相違は、ガ スばねに関してディスプレイサ９６の運動を保持する、力の不平衡を生じる。ガ スばねは、ロッド１０２と接触するディスプレイブ９６内のガスばねチェンバ１ ０７を有している。ロッド１０２の大きい直径部分１０４は、ディスプレイサが 作動室の低温端１３０の方へ移動する時、チェンバ１０７内のガスを圧縮する働 きをする。チェンバ１０７の内部端面に作用するガス圧力は、チェンバの低温端 の内部面よりもチェンバの高温端の大きい内部面の方が大きい。よってディスプ レイサが低温端１３０にある場合、作動室の高温端１２３に向けてディスプレイ サを動かすような差力を生ずる。

容器９２は、パワーピストン１１０が振動するシリンダ１０８を形成している。

ピストン棒１１２ハ、パワーを外部負荷に伝達するピストン１１０に結合してい る。ピストン１１０の面１１３は、作動室とｉ接する可動壁を構成している。こ の壁は、スターリングサイクルの圧縮位相においては中にある作動ガスを圧縮す るよう圧縮室の方へ移動し、かつスターリングサイクルの膨張位相においては反 対方向に移動して出力パワーをピストン棒１１２を介して負荷に伝達する。

ヒータ１１１：ｔ、容器９０の一端に接続し、クーラ１１６は、容器９０．９２ の他端に接続している。ヒータ１１４は燃焼器１１８からの燃焼ガスと、圧縮さ れた作動ガスとの間で熱を交換する。この圧縮されたカスハ、ヒータ１１４を形 成している一組のフィンの付いたヒータパイプを介して循環する。作動ガスは、 羽根車空所１２２内に設けられた送風１！！１２Ｇによシヒータパイプを通って 連続的に循環される。ヒータ１１４のヒータパイプは、ループ状であり、送風機 空間はこのループの一端に接続している。このループの他端は、デイプレイサ９ ６の前面とシリンダ９８の前面との間のシリンダ９８の膨張室１２３に接続して いる。作動流体は、膨張室１２３から、ヒータ１１４のヒータパイプを経て再び 膨張室へと連続的に循環温度低下にもかかわらず、膨張室内の作動ガスをエンジ ンの等温設計温度に保持することができる。

クーラ１１６はシリンダ９８とシリンダ１０８間に結合されている。クーラは、 エンジンの圧縮室の２つの部分、すなわち、シリンダ９８の後方すなわち低温端 とディスプレイサ９６との間の上部分１３０と、パワーピストン１１０の上面１ １３とシリンダ１０８の上部との間の低部分１３２との間で作動ガスを連続的に 循環させる一組の並列流ガス管１２４，１２６　を有している。ガスは、循環送 風機１２８にょシ連続的に循環され、この送風機によシガスは、圧縮室の上部分 １３０から圧縮室の低部分１３２へと連続的に循環される。このように、圧縮室 は設計等温温度に保持される。

モータ１３４は、圧縮室の上部分１３０に隣接して設けられ、送風機１２８を直 接的に駆動する。シャフト１０６は、モータに接続し、大きな直径のシャフト１ ０４を通って送風機１２０まで延びて、これを駆動する。このように、シャフト １０４　、１０６は、ディスプレイサ９６の外側前面及び後面との間の面積差を 生じ、ディスプレイサのセンタリング及びロンドの支持を行ない、かつ高温端の 送風機１２０を駆動し、さらにディスプレイサのガスばねを形成するようにガス ばねチェンバ１０７とともに作用するという、４つの機能を行なう。

以上のように本発明は、従来の直列式熱交換器よりも、理論的スターリングサイ クルの理想等温行程にかなり接近した、スターリングエンジンの圧縮及び膨張室 内の熱力学行程を行なうことができる。その結果、サイクル効率の改善及び熱交 換器の圧力降下、最高温変２寸法、コスト、体積、及び重量を減少することがで きる。さらに、熱交換器の効率は、ピストンの移動に無関係なので、本発明によ る熱交換器は、ピストンのストローク変化によりパワー制御を行なうスターリン グエンジンにおいて理想的に適している。また、各熱交換器を介した膨張及び圧 縮室内のガスの並列流構造により、一般にエンジンにおいて生ずる効率損失をも たらすことなく、ディスプレイサ内に蓄熱器を設けたエンジン構造を使用するこ とができる。

なお、本発明はこれら実施例に限定されず、本発明の思想に基づいて、様々に改 変することができることは当業者には明白であろう。

国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １その中で往復運動を行なうように取りつけられた第１ピストンを有する少くと も１つのシリンダと、このピストンの片側のかつ上記シリンダ内の膨張室と、こ の膨張室と連絡する一方の側面を有する蓄熱器と、この蓄熱器の他の側面と連絡 する圧縮室と、第２シリンダ内に取りつけられ往復運動を行ない、かつ上記圧縮 室と連絡する第２ピストンと、上記膨張室と連絡するガスヒータと、上記圧縮室 と連絡するガスクーラとから成るスターリングエンジンにおいて、上記ガスヒー タと上記膨張室を接続する第１組の並列流ガス管と、作動ガスを上記ヒータ、第 １組の並列流ガス管の一方、上記膨張室、上記並流ガス管の他方、さらに上記ヒ ータへと循環させる第１装置とを含む第１回路、及び上記ガスクーラと上記圧縮 室を接続する第２組の並列流ガス管と、作動ガスを上記クーラ、上記第２組の並 列流ガス管の一方。 上記圧縮室、上記第２組のガス管の他方、さらに上記クーラへと循環させる第２ 装置とを含む第２＠路をさらに有していることを特徴とするスターリングエンジ ン。 ２、請求の範囲第１項記載のスターリングエンジンにおいて、第１ピストンはデ ィスプレイサで、第２ピストンは別のパワーピストンであり、蓄熱器は上記第１ ピストンに取りつけられていることを特徴とするスターリングエンジン。 ３、請求の範囲第１項記載のスターリングエンジンにおいて、第１及び第２循環 装置は、第１及び第２回路内にそれぞれ設けられたガス送風機を各々有している ことを特徴とするスターリングエンジン。 ４、請求の範囲第３項記載のスターリングエンジンにおいて、第１及び第２循環 装置は、ガス送風機を駆動する単一の駆動装置を有していることを特徴とするス ターリングエンジン。 ５、作動室と、この作動室内に設けられこの中で振動しかつ上記作動室を圧縮室 と膨張室とに分割する自由ディスプレイサと、上記作動室の一端と隣接し、スタ ーリングサイクルの圧縮位相においては上記圧縮室内に可動でその中に含まれる 作動ガスを圧縮し、上記スターリングサイクルの膨張位相においては上記作動室 から離れる方向へ可動でパワーを伝達する可動壁と、上記膨張位相−おいて上記 作動ガスを加熱するヒータと、上記圧縮位相において上記作動ガスを冷却するク ーラとから成る自由ピストンスター゛リングエンジンにおいて、上記ヒータを介 して上記膨張室内の作動ガスを連続的に循環させる第１循環器と、上記クーラを 介して上記圧縮室内の作動ガスを連続的に循環させる第２循環器と、上記ディス プレイサ内に設けられた蓄熱器とから成シ、この蓄熱器は、上記ディスプレイサ が上記膨張室に向けて移動し、上記蓄熱器を介して上記膨張室のガスを移動する 時上記作動ガスが保有していた熱を蓄熱し、かつ上記ディスプレイサが上記圧縮 室に向けて移動し、上記蓄熱器を介して上記圧縮室のガスを移動する時上記作動 ガスに上記熱を戻すことを特徴とする自由ピストンスターリングエンジン。 ６請求の範囲第５項記載のエンジンにおいて、第１循環器は、膨張室内の送風機 を含み、かつ第２循環器は、圧縮室内の送風機を含むことを特徴とする自由ピス トンスターリングエンジン。 ７、請求の範囲第６項記載のエンジンにおいて、単一の駆動装置は送風機を回転 することを特徴とする自由ピストンスターリングエンジン ８請求の範囲第７−項記載のエンジンにおいて、単一の駆動装置は圧縮室に隣接 して配置されていることを特徴とする自由ピストンスターリングエンジン９、請 求の範囲第８項記載のエンジンにおいて、ディスプレイサは支柱に取りつけられ 、この支柱は圧縮室から膨張室の送風機へ延びるドライブシャフトを含んでいる ことを特徴とする自由ピストンスターリングエンジン ｌＯ９請求の範囲第９項記載のエンジンにおいて、支柱は圧縮室内の固定取付体 からディスプレイサの隣接端部へ延びる固定した大きい直径部分と、駆動装置か ら抜差し自在に上記大きい直径部分を介し、がつこれを越え、さらに上記ディス プレイサを介して膨張室の送風機まで延びたドライブシャフトを有していること を特徴とする自由ピストンスターリングエンジン。 １１　作動室と、作動室内に設けられこの中で軸方向に振動しかつ上記作動室を 膨張室と圧縮室とに分割する軸方向に向いた前面及び後面を有する自由ディスプ レイサと、上記作動室の一端に隣接し、スターリングサイクルの圧縮位相におい て圧縮室内に含まれる作動ガスを圧縮するよう上記圧縮室の方へ可動で、かつ上 記スターリングサイクルの膨張位相において作動室から離れる方向へ可動な可動 壁と、上記膨張位相において作動ガスを加熱するヒータと、上記圧縮位相におい て作動ガスを冷却するクーラとから成る自由ピストンスターリングエンジンにお １ハて、上記ディスプレイサに設けられ、上記ディスプレイサが上記膨張室に向 けて移動しそれを介して上記膨張室内のガスを移動する時作動ガスの熱を蓄熱し 、かつ上記ディスプレイサが圧縮室に向けて移動しそれを介して圧縮室内のガス を移動する時、作動ガスに上記熱を戻す環状蓄熱器と、−中央空所を形成する上 記蓄熱器内の装置と、上記空所から延びた小さい直径の軸方向孔と上記ディスプ レイサの前面の開口と、上記空所から延びた大きい直径の軸方向孔と上記ディス プレイサの後面の開口と、上記作動室内に設けられ上記軸方向孔を貫通した軸方 向に延びる支柱とから成り、上記支柱は上記大きい直径の孔を貫通する大きい直 径の部分と、上記小さい直径の孔を貫通する小さい直径の部分とを有し、上記支 柱の直径の大きさの差は、上記前面に関する上記後面の有効面積を減少しかつ上 記空所の内部前面に関する上記空所の内部後面の有効面積を有効に減少するので 、上記ディスプレイサの振動は、スターリングサイクルによシ生じた作動室内の 圧力波によシ上記ディスプレイサに及ぼす差圧力により保持されることを特徴と する自由ピストンスターリングエンジン。