JP2003194430A - スターリング機関 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷凍機の運転状態が変化してもピストンの振
幅中心位置が変動しにくいスターリング機関を提供す
る。 【解決手段】 シリンダ１２には背圧空間１９とシリン
ダ１２内部空間とを連通する流路１が形成されている。
ピストン１５には作動空間１８からピストン１５の外周
面に通じる連通流路２、３が形成されている。連通流路
２、３は、作動空間１８に開口部を有する流路２と、ピ
ストン１５の外周面に開口部を有しかつ流路２と異なる
方向に延びる流路３とを有している。流路３のピストン
１５の外周面における開口寸法は、流路１のシリンダ１
２内部における開口寸法よりも大きい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング機関
に関するものであり、より具体的には、作動ガスを封入
したシリンダ内を往復運動可能に設けられたピストンお
よびディスプレーサを有するフリーピストン型のスター
リング冷凍機に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般的に冷凍サイクルには、蒸気圧縮式
の冷凍サイクルが採用されている。こうした蒸気圧縮式
の冷凍サイクルには、作動媒体としての冷媒にフロンが
用いられ、フロンの凝縮、蒸発を利用して所要の冷却性
能を得るようにしている。

【０００３】ところが、冷媒として使用されるフロン
は、大気中に放出されると成層圏に達してオゾン層を破
壊するとの指摘がある。このため、近年、特定フロンを
対象としたフロンの使用ならびに生産が規制されてきて
いる。そこで、フロンを用いた冷凍サイクルに代わるも
のとして、逆スターリング冷凍サイクルが注目を集めて
いる。

【０００４】逆スターリング冷凍サイクルは、作動媒体
としてヘリウムガス、水素ガス、窒素ガスなどといった
地球環境に悪影響を与えないガスを採用し、逆スターリ
ングサイクルによって低温を得るようにしたものであ
る。このスターリング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を
発生させる小型冷凍機の一種として知られている。以
下、従来のスターリング冷凍機について説明する。

【０００５】図６は、従来のスターリング冷凍機の構成
を概略的に示す断面図である。図６を参照して、ピスト
ン１５およびディスプレーサ１３はシリンダ１２の内周
壁面を往復摺動可能に配設されている。ピストン１５お
よびディスプレーサ１３は同軸上に配設され、かつシリ
ンダ１２の内周にて滑らかに往復運動可能である。

【０００６】シリンダ１２は圧力容器１１に固定支持さ
れている。ディスプレーサ１３は、ピストン１５の摺動
孔を貫通するディスプレーサロッド１４を介してディス
プレーサ支持ばね１６によって圧力容器１１に弾性支持
されている。ピストン１５はピストン支持ばね１７によ
って圧力容器１１に弾性支持されている。

【０００７】圧力容器１１とシリンダ１２とによって形
成される空間はピストン１５によって２分割される。１
つはピストン１５のディスプレーサ１３側の作動空間１
８であり、もう一方はディスプレーサ１３と反対側の背
圧空間１９である。この２つの空間１８、１９には高圧
のヘリウムガスなどの作動媒体が充填されている。

【０００８】ピストン１５はリニアモータ１０によって
所定の周期で往復運動する。これにより作動媒体は作動
空間１８内で圧縮・膨張される。ディスプレーサ１３は
作動空間１８内で圧縮・膨張する作動媒体の圧力変化に
よって駆動し、ピストン１５と一般的に９０°の位相差
をもって往復運動する。

【０００９】シリンダ１２の内壁とピストン１５の外壁
との間に微小隙間が存在し、ピストン１５の往復運動に
よって作動空間１８と背圧空間１９との両空間とも圧力
変動する。また作動空間１８と背圧空間１９との圧力変
動の大きさおよび体積は同一でないため、作動空間１８
から見た背圧空間１９への作動媒体の流出量と流入量と
は同量であることはない。

【００１０】仮に作動空間１８から背圧空間１９への作
動媒体の流出量が流入量より多い場合、作動空間１８の
圧力が次第に低下し背圧空間１９の圧力が次第に高くな
り、ピストン１５の往復運動の振動中心位置が作動空間
１８側へ徐々に移動する。ピストン１５が初期の往復運
動の振幅中心位置からずれることによって、ピストン１
５とディスプレーサ１３とが衝突する問題を生じさせる
可能性がある。

【００１１】作動空間と背圧空間との作動媒体の圧力バ
ランスを保ち、ピストン振幅中心位置の変動を抑える方
法がＵＳＰ４，５８３，３６４に開示されている。この
ＵＳＰ４，５８３，３６４に開示された技術では、ピス
トン内部に作動媒体流路を設け、ピストンが初期の振幅
中心位置にある場合、作動空間と背圧空間とがピストン
内部の作動媒体流路によって連結される構成となってい
る。ピストンが往復運動の際、初期の振幅中心位置に通
過する毎に、作動空間と背圧空間との間で圧力の高い空
間から低い空間側へ作動媒体が流れる。これによって両
空間の圧力差が是正され、ピストン振幅中心位置が保持
される。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フリー
ピストン型スターリング冷凍機を運転する場合、必要と
する冷熱によって運転状態が変化する。大きな冷熱を必
要とする場合、ピストンは大振幅で往復運動する。一
方、小さな冷熱が必要な場合には、ピストンは小振幅で
往復運動する。ピストンに設ける作動流体流路を一定形
状で形成した場合、ピストンが大振幅で往復運動すると
作動空間と背圧空間との連結時間が短くなり、必要な作
動媒体重量を得られないことがある。またピストンが小
振幅で往復運動すると、作動空間と背圧空間との連結時
間が長くなり、結果、作動媒体が圧縮・膨張に関係なく
流動してしまい、冷凍機運転中の損失となってしまう。

【００１３】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、冷凍機の運転状態が変化してもピスト
ンの振幅中心位置が変動しにくいスターリング機関を提
供することを目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明のスターリング機
関は、作動ガスを封入したシリンダ内を往復運動可能に
設けられたピストンを有するフリーピストン型スターリ
ング機関において、シリンダにはシリンダ外部の背圧空
間とシリンダの内部空間とを連通する第１の流路が形成
されており、ピストンには作動空間からピストンの外周
面に通じる連通流路が形成されており、連通流路と第１
の流路とは、互いに連通することで作動空間と背圧空間
とが連通するように配置されており、連通流路は作動空
間に開口部を有する第２の流路と、ピストンの外周面に
開口部を有しかつ第２の流路と異なる方向に延びる第３
の流路とを有し、第３の流路のピストンの外周面におけ
る開口寸法は、第１の流路のシリンダ内部における開口
寸法よりも大きい。

【００１５】本発明のスターリング機関によれば、第１
の流路の開口寸法は第３の流路の開口寸法より小さくな
っているため、ガス移動量を少なく抑えることができ
る。これにより、冷凍機サイクルに関係のない工程にお
けるガス流量を少なくすることができるため、雑損失量
の増大を防止することができる。

【００１６】また、第２および第３の流路はピストンの
運動中心位置に影響し、特に第３の流路の開口部は第１
の流路の開口部と対向するため、第３の流路の開口部を
大きめに設定することで第１の流路の開口部と第３の流
路の開口部とが対向する時間を長くすることができ、そ
れによりガスの移動量をピストンが運動中心位置で運動
するように制御することが可能となる。

【００１７】このように第１の流路の開口寸法を小さく
することによって雑損失量の増加を防ぐことができ、第
３の流路の開口寸法を第１の流路の開口寸法より大きく
することでピストンの運動中心位置の変動を抑制するこ
とができ、実用上問題なく冷凍サイクルを行なうことが
可能となる。

【００１８】上記のスターリング機関において好ましく
は、第３の流路の流路径は、第２の流路の流路径よりも
大きい。

【００１９】これにより、さらにピストンの運動中心位
置の変動を抑制することができる。上記のスターリング
機関において好ましくは、第２の流路は、ピストンの運
動方向に延びている。

【００２０】これにより、ピストンへの第２の流路の加
工形成が容易となる。上記のスターリング機関において
好ましくは、第３の流路は第２の流路に対して垂直方向
に延びている。

【００２１】これにより、第３の流路をピストンに加工
形成することが容易となる。上記のスターリング機関に
おいて好ましくは、ピストンの外周面に開口した第３の
流路の開口形状は、円形状、ピストンの円周方向に広が
った形状、およびピストンの運動方向に広がった形状の
いずれかである。

【００２２】このように、第３の流路の開口形状として
各種形状を選択することができる。上記のスターリング
機関において好ましくは、ピストンの直径が別のスター
リング機関の他のピストンの直径よりも大きい場合、ピ
ストンに設けられた第２の流路は他のピストンの第２の
流路に対応する流路の直径よりも大きい。

【００２３】これにより、フリーピストン型スターリン
グ機関のガス流動損失を増加させることなく、ピストン
振幅中心位置の変動が小さいスターリング冷凍機を得る
ことができる。

【００２４】上記のスターリング機関において好ましく
は、ピストンの直径が別のスターリング機関の他のピス
トンの直径よりも小さい場合、ピストンに設けられた第
２の流路は他のピストンの第２の流路に対応する流路の
直径よりも小さい。

【００２５】これにより、フリーピストン型スターリン
グ機関のガス流動損失を増加させることなく、ピストン
振幅中心位置の変動が小さいスターリング冷凍機を得る
ことができる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
に基づいて説明する。

【００２７】（実施の形態１）図１は本発明の実施の形
態１におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す
断面図であり、図２は図１のスターリング冷凍機におけ
る作動空間と背圧空間とを繋ぐ流路を示す図である。

【００２８】図１を参照して、本実施の形態のスターリ
ング冷凍機は、圧力容器１１と、シリンダ１２と、ディ
スプレーサ１３と、ディスプレーサロッド１４と、ピス
トン１５と、ディスプレーサ支持ばね１６、ピストン支
持ばね１７と、リニアモータ１０とを主に有している。

【００２９】本実施の形態のスターリング冷凍機は、図
６に示す従来例と比較して、作動空間と背圧空間とを繋
ぐ流路が設けられている点において異なる。

【００３０】図２を参照して、この流路は、シリンダ１
２に設けられた流路１と、ピストン１５に設けられた連
通流路２、３とを有している。流路１は、背圧空間１９
とシリンダ１２の内部空間とを連通するようにシリンダ
１２に形成されている。また連通流路２、３は、作動空
間１８からピストン１５の外周面に通じるようにピスト
ン１５に形成されている。

【００３１】この連通流路２、３は、作動空間１８に開
口部を有する流路２と、ピストン１５の外周面に開口部
を有する流路３とを有している。流路２と流路３とは互
いに異なる方向に延びており、流路２はたとえばピスト
ン１５の運動方向に延び、流路３はたとえば流路２の延
びる方向に対して垂直な方向に延びている。ピストン１
５の外周面における流路３の開口寸法（直径、開口面
積）Ｌ１は、シリンダ１２内部における流路１の開口寸
法（直径、開口面積）Ｌ２よりも大きく設定されてい
る。

【００３２】ピストン１５の外周面における流路３の開
口部は、ピストン１５の往復運動によって、シリンダ１
２の内周面における流路１の開口部と対向し、それによ
り流路１および連通流路２、３が連通し、この流路１お
よび連通流路２、３を通じて作動空間１８と背圧空間１
９とが連結される。

【００３３】なお、これ以外の構成については図６に示
す従来例とほぼ同じであるため、同一の部材については
同一の符号を付し、その説明を省略する。

【００３４】本願発明者らは、図１および２に示すスタ
ーリング冷凍機において流路１〜３の流路径を変えた場
合のピストン振幅中心位置の初期位置からのずれ量と雑
損失低減量とを調べた。その結果、以下の表１および表
２に示す結果が得られた。

【００３５】

【表１】

【００３６】

【表２】

【００３７】これらの結果より、流路３の流路径を流路
１の流路径と同一にした場合よりも大きくした場合の方
がピストン振幅中心位置の初期位置からのずれ量が小さ
くなり、かつ雑損失量も小さくなることがわかった。

【００３８】上記の結果が得られた理由を以下に説明す
る。ピストン１５が往復運動すると、ピストン１５とシ
リンダ１２との間の微小隙間（数十μｍ）からガスが移
動する。その際のガスの移動量は作動空間１８と背圧空
間１９との圧力差に比例する。

【００３９】また冷凍機の構造上、作動空間１８の容積
は背圧空間１９の容積より小さく（１０分の１程度）構
成されている。よってピストン１５が作動空間１８方向
に移動すると作動空間１８が圧縮され、作動空間１８と
背圧空間１９との間に圧力差Ｐ１が生じ、ピストン１５
とシリンダ１２との隙間を通って作動空間１８から背圧
空間１９にガスが移動する。ピストン１５が背圧空間１
９方向に移動する場合も同様に作動空間１８と背圧空間
１９との間に圧力差Ｐ２が生ずる。

【００４０】但し、ピストン１５が背圧空間１９に移動
する際は、背圧空間１９の大きさのため、背圧空間１９
の圧縮率は小さくなり、圧力差Ｐ２はＰ１より小さくな
る。よって圧力差Ｐ２によって背圧空間１９から作動空
間１８に移動するガスの総量は圧力差Ｐ１によって作動
空間１８から背圧空間１９へ移動するガスの総量よりも
少なくなる。これによって背圧空間１９にはピストン１
５が往復運動する毎にガスが溜まり、これが原因となっ
てピストン１５が作動空間１８方向に押され、ピストン
１５の運動中心位置（つまり振幅中心位置）が作動空間
１８方向へシフトする。

【００４１】これを改善するために背圧空間１９に溜ま
ったガスを適正に作動空間１８に戻してやる必要があ
る。そのために流路１〜３が存在する。これらのガスの
戻りは冷凍機の動作上必要なものであるが、本来の冷凍
機サイクルの圧縮工程・等容工程・膨張工程・等容工程
には関係のないガスの流れであり、雑損失量となる。

【００４２】さらにガスの戻し量が十分でないとピスト
ン１５の振幅中心位置が作動空間１８方向に移動し、デ
ィスプレーサ１３と衝突してしまう危険性も生ずる。よ
って、雑損失量がなるべく小さくなるように流路１〜３
の径を決定する必要がある。

【００４３】流路１は作動空間１８と背圧空間１９との
境界に位置しているため、流路１の径が大きいとガスの
移動量が多くなり、冷凍機サイクルに関係のない工程に
おけるガス流量が多くなり、雑損失量が大きくなる。流
路１は雑損失量に大きく影響するため、できる限り小さ
くする必要がある。

【００４４】一方、流路２と流路３との径の大きさはピ
ストン１５の振幅中心位置に影響を受ける。特に流路３
の開口部は流路１の開口部と対向するため、流路３の開
口部を大きめに設定し、流路１の開口部と流路３の開口
部とが対向している時間（重なっている時間）を長くし
て、ピストン１５が振幅中心位置で運動するようにガス
の移動量を制御する必要がある。

【００４５】流路１〜３をすべて同じ径で構成した場
合、ピストン１５を振幅中心位置に保持するために流路
径を大きくすると、サイクルの雑損失量が増加してしま
う。また雑損失量を小さくするため流路１〜３のすべて
の流路径を小さくすると、ピストン１５を振幅中心位置
に保持することが難しくなる。相反する２つの条件を満
たすためには、上述したように流路３の開口寸法Ｌ１を
流路１の開口寸法Ｌ２よりも大きくする必要がある。

【００４６】つまり、流路１の開口寸法Ｌ２を小さくす
ることによって雑損失量の増加を防ぐことができ、かつ
流路３の開口寸法Ｌ１を大きくすることによってピスト
ン１５の振幅中心位置を正規の位置に保持することが可
能となる。

【００４７】但し、雑損失量が全く増加していないわけ
ではなく、またピストン１５の振幅中心位置も全く変化
していないわけではない。流路１〜３の径を上記のよう
に設定することによって冷凍機性能を実使用レベルで落
とすことなく、かつ冷凍機が問題なく動作するというこ
とである。

【００４８】（実施の形態２）本実施の形態におけるフ
リーピストン型スターリング冷凍機においては、図１お
よび図２において流路３の流路径（直径）が流路２の流
路径（直径）より大きく設定されている。

【００４９】なお、これ以外の構成については、上述し
た実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、その説明
を省略する。

【００５０】本実施の形態では、流路３の流路径が流路
２の流路径より大きく設定されているため、さらにピス
トンの振動中心位置の初期振動中心位置からのずれをさ
らに抑制することが可能となる。

【００５１】（実施の形態３）図３は、本発明の実施の
形態３におけるフリーピストン型スターリング冷凍機の
ピストンの構成を概略的に示す正面図である。図３を参
照して、本実施の形態におけるピストン１５に設けられ
る流路３は、ピストン１５の外周面において円周方向に
広がりをもつ楕円形の開口形状を有している。

【００５２】なお、これ以外の構成については、上述し
た実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、その説明
は省略する。

【００５３】また流路３は、図４に示すようにピストン
１５の運動方向に広がりをもつ楕円形であってもよい。

【００５４】図３および図４に示すようにピストン１５
の外周面での流路３の開口形状を楕円形とした場合で
も、この流路３の開口寸法Ｌ１が流路１の開口寸法Ｌ２
より大きければ、上述したようにスターリング冷凍機の
雑損失量を増加させることなく、ピストン１５の振幅中
心位置を初期の振幅中心位置に近い状態でスターリング
冷凍機を運転することが可能となる。

【００５５】（実施の形態４）図５は、本発明の実施の
形態４におけるフリーピストン型スターリング冷凍機の
作動空間と背圧空間とを繋ぐ流路を示す図である。図５
を参照して、本実施の形態においては、流路３の延びる
方向が実施の形態１と異なる。本実施の形態の流路３
は、流路２の延びる方向（ピストン１５の運動方向）と
垂直方向には延びておらず、所定の選択された角度方向
に延びている。これにより、流路３はピストン１５の外
周面に斜め方向から入射して開口する。

【００５６】なお、これ以外の構成については、上述し
た実施の形態１の構成とほぼ同じであるため、その説明
を省略する。

【００５７】本実施の形態では、流路３をピストン１５
の運動方向に対して所定の角度だけ傾斜させた方向に延
ばすことによって、ピストン１５の外周面における流路
３の開口寸法を流路３の実際の流路径よりも大きくする
ことができる。これにより、実施の形態１と同様、スタ
ーリング冷凍機の雑損失量を増加させることなく、かつ
ピストン１５の振幅中心位置のずれを抑制しつつスター
リング冷凍機を運転させることが可能となる。

【００５８】また、流路３を所定の角度で形成したこと
により、流路３の直径および流路２の直径をさらに小さ
くすることも可能となる。

【００５９】（実施の形態５）本願発明者らは、直径の
異なるピストン１５の各々において流路２および３の流
路径を変えて、ピストン振幅中心位置の初期位置からの
ずれ量について調べた。その結果を表３に示す。

【００６０】

【表３】

【００６１】この結果より、ピストン１５の直径が変わ
った場合、流路２および流路３の直径を変更することに
よって、ピストン振幅中心位置の初期位置からのずれ量
を抑えられることがわかった。

【００６２】つまり、ピストン１５の直径が大きくなる
場合、流路１の直径を変更せずに流路２と流路３との直
径を大きくするだけでピストン振幅中心位置の初期位置
からのずれ量が抑えられるため、スターリング冷凍機の
雑損失量を増やすことなく、安定したスターリング冷凍
機の運転が可能になる。

【００６３】また、上記とは逆に、ピストン１５の直径
が小さくなる場合も、流路１の直径を変更せずに流路２
と流路３との直径を小さくするだけでピストン振幅中心
位置の初期位置からのずれ量が抑えられるため、スター
リング冷凍機の雑損失量を増やすことなく、安定したス
ターリング冷凍機の運転が可能になる。

【００６４】このように、流路２および３の流路径をピ
ストン１５の径の大きさに応じて変更することにより、
各設計に適した安定したスターリング冷凍機を得ること
ができる。

【００６５】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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求
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。

【００６６】

【発明の効果】本発明のスターリング機関によれば、第
１の流路の開口寸法は第３の流路の開口寸法より小さく
なっているため、ガス移動量を少なく抑えることができ
る。これにより、冷凍機サイクルに関係のない工程にお
けるガス流量を少なくすることができるため、雑損失量
の増大を防止することができる。

【００６７】また、第２および第３の流路はピストンの
運動中心位置に影響し、特に第３の流路の開口部は第１
の流路の開口部と対向するため、第３の流路の開口部を
大きめに設定することで第１の流路の開口部と第３の流
路の開口部とが対向する時間を長くすることができ、そ
れによりガスの移動量をピストンが運動中心位置で運動
するように制御することが可能となる。

【００６８】このように第１の流路の開口寸法を小さく
することによって雑損失量の増加を防ぐことができ、第
３の流路の開口寸法を第１の流路の開口寸法より大きく
することでピストンの運動中心位置の変動を抑制するこ
とができ、実用上問題なく冷凍サイクルを行なうことが
可能となる。

【００６９】上記のスターリング機関において好ましく
は、第３の流路の流路径は、第２の流路の流路径よりも
大きい。これにより、さらにピストンの運動中心位置の
変動を抑制することができる。

【００７０】上記のスターリング機関において好ましく
は、第２の流路は、ピストンの運動方向に延びている。
これにより、ピストンへの第２の流路の加工形成が容易
となる。

【００７１】上記のスターリング機関において好ましく
は、第３の流路は第２の流路に対して垂直方向に延びて
いる。これにより、第３の流路をピストンに加工形成す
ることが容易となる。

【００７２】上記のスターリング機関において好ましく
は、ピストンの外周面に開口した第３の流路の開口形状
は、円形状、ピストンの円周方向に広がった形状、およ
びピストンの運動方向に広がった形状のいずれかであ
る。このように、第３の流路の開口形状として各種形状
を選択することができる。

【００７３】上記のスターリング機関において好ましく
は、ピストンの直径が別のスターリング機関の他のピス
トンの直径よりも大きい場合、ピストンに設けられた第
２の流路は他のピストンの第２の流路に対応する流路の
直径よりも大きい。これにより、フリーピストン型スタ
ーリング機関のガス流動損失を増加させることなく、ピ
ストン振幅中心位置の変動が小さいスターリング冷凍機
を得ることができる。

【００７４】上記のスターリング機関において好ましく
は、ピストンの直径が別のスターリング機関の他のピス
トンの直径よりも小さい場合、ピストンに設けられた第
２の流路は他のピストンの第２の流路に対応する流路の
直径よりも小さい。これにより、フリーピストン型スタ
ーリング機関のガス流動損失を増加させることなく、ピ
ストン振幅中心位置の変動が小さいスターリング冷凍機
を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態１におけるフリーピスト
ン型スターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図で
ある。

【図２】 図１のスターリング冷凍機における作動空間
と背圧空間とを繋ぐ流路を示す図である。

【図３】 本発明の実施の形態３におけるフリーピスト
ン型スターリング冷凍機のピストンの構成の１の例を概
略的に示す正面図である。

【図４】 本発明の実施の形態３におけるフリーピスト
ン型スターリング冷凍機のピストンの構成の他の例を概
略的に示す正面図である。

【図５】 本発明の実施の形態４におけるフリーピスト
ン型スターリング冷凍機における作動空間と背圧空間と
を繋ぐ流路を示す図である。

【図６】 従来のフリーピストン型スターリング冷凍機
の構成を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１，２，３ 流路、１０ リニアモータ、１１ 圧力容
器、１２ シリンダ、１３ ディスプレーサ、１４ デ
ィスプレーサロッド、１５ ピストン、１６ディスプレ
ーサ支持ばね、１７ ピストン支持ばね、１８ 作動空
間、１９ 背圧空間。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 作動ガスを封入したシリンダ内を往復運
   動可能に設けられたピストンを有するフリーピストン型
   スターリング機関において、 前記シリンダには前記シリンダ外部の背圧空間と前記シ
   リンダの内部空間とを連通する第１の流路が形成されて
   おり、前記ピストンには作動空間から前記ピストンの外
   周面に通じる連通流路が形成されており、前記連通流路
   と前記第１の流路とは、互いに連通することで前記作動
   空間と前記背圧空間とが連通するように配置されてお
   り、 前記連通流路は、前記作動空間に開口部を有する第２の
   流路と、前記ピストンの外周面に開口部を有しかつ前記
   第２の流路と異なる方向に延びる第３の流路とを有し、 前記第３の流路の前記ピストンの前記外周面における開
   口寸法は、前記第１の流路の前記シリンダ内部における
   開口寸法よりも大きいことを特徴とする、スターリング
   機関。
2. 【請求項２】 前記第３の流路の流路径は、前記第２の
   流路の流路径よりも大きいことを特徴とする、請求項１
   に記載のスターリング機関。
3. 【請求項３】 前記第２の流路は、前記ピストンの運動
   方向に延びていることを特徴とする、請求項１または２
   に記載のスターリング機関。
4. 【請求項４】 前記第３の流路は前記第２の流路に対し
   て垂直方向に延びていることを特徴とする、請求項１〜
   ３のいずれかに記載のスターリング機関。
5. 【請求項５】 前記ピストンの前記外周面に開口した前
   記第３の流路の開口形状は、円形状、前記ピストンの円
   周方向に広がった形状、および前記ピストンの運動方向
   に広がった形状のいずれかであることを特徴とする、請
   求項１〜４のいずれかに記載のスターリング機関。
6. 【請求項６】 前記ピストンの直径が別のスターリング
   機関の他のピストンの直径よりも大きい場合、前記ピス
   トンに設けられた前記第２の流路は前記他のピストンの
   前記第２の流路に対応する流路の直径よりも大きいこと
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のスター
   リング機関。
7. 【請求項７】 前記ピストンの直径が別のスターリング
   機関の他のピストンの直径よりも小さい場合、前記ピス
   トンに設けられた前記第２の流路は前記他のピストンの
   前記第２の流路に対応する流路の直径よりも小さいこと
   を特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載のスター
   リング機関。