スターリングエンジン・Q＆A Q1〜Q50

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　1996年5月から1997年6月9日までのQ&Aです。

Q50: ディスプレーサ形スターリングエンジンのディスプレーサピストンはシリンダ壁に接触しているのでしょうか。
9 June, 1997

A50: ほとんどの模型エンジンではディスプレーサピストンとシリンダ壁は接触していません。一方、実用的なエンジンではディスプレーサピストンにピストンリングなどのシールを使用しています。

Q49: ＬＳＥ−01エンジンを使って小さい自動車を動かすことはできますか。ＬＳＥ−01を星形配置のエンジンにすることはできますか。
5 June, 1997

A49: ＬＳＥ−01は自動車を動かすには少し出力が足りないように思います。もう少し大きいサイズにするか、あるいはあなたが言うように多気筒にすることをお薦めします。ＬＳＥ−01は簡単に作ることができるように設計しています。もし、自動車用などに使用する場合には以下の箇所を改良してみてはいかがでしょうか。
(1) 加熱キャップをできるだけ薄くする。（0.5mm以下）
(2) 圧縮比を高くするために高温側と低温側のシリンダ間距離を短くする。（20mm以下）
(3) 軽量のフライホイルにする。私の図面のフライホイルは十分すぎる大きさです。
(4) シリンダ径を大きくする。（約15mm）

Q48: First time to your site, nice and to the point. like the q&a column. I am in charge of a diesel truck shop near San Francisco and verry interested in solar sterling engines and large scale engines. keep up the good work!
1 June, 1997

A48: ありがとうございます。

Q47: こんにちは、現在スターリングエンジンを製作中です。解析の途中で疑問が生じたのでいくつか質問をさせていただきます。
スターリングエンジンの軸出力を予測するにあたって機械効率というものがあるようですが、この機械効率はどのように予測できるのですか。実験によらざるを得ないものなのでしょうか。
また、フライホイールの寸法を決定するための、エネルギー変動率と速度変動率についてもお尋ねします。エネルギー変動率はトルクから得られるようですが、どのようにして算出するものですか。さらに、速度変動率は小さいほどよいということですが、これは自分で設定してよいのですか。
30 May, 1997

A47: 模型スターリングエンジンの機械効率やエンジン回転数を予測するのはとても難しいと思います。最終的には実験をするほかにはないかと思います。昔私が製作した模型エンジンでは機械効率約30％というデータがあります。おおまかこの程度の値なのではないかと考えています。
また、さらに経験的な軸出力の予測法の1つにビール数による方法があります。私が模型スターリングエンジンの1次設計をする場合には、こちらを使うことが多いです。詳細については以下のページで説明してあります。
http://www.bekkoame.or.jp/~khirata/japanese/beale.htm

フライホイールの件は以下のページに簡単な説明文を載せました。ご覧になってください。（わかりづらいかもしれませんが。）
http://www.bekkoame.or.jp/~khirata/flywheel/flywheel.htm

Q46: β型スターリングエンジンのオーバーラップ容積の計算式の導出過程について教えてください。また、このエンジンでの圧縮空間無効容積とはどのように扱えばよろしいのでしょうか。
27 May, 1997

A46: 以下のページに簡単な説明文を載せました。ご覧になってください。
http://www.bekkoame.or.jp/~khirata/overlap/overlap.htm

Q45: I hope that some day you will explain details of stirling engine's basic.
22 May, 1997

A45: はい、あなたの意見を参考にしてＷＥＢを改良していきます。

Q44: 今私の大学では模型用のスターリングエンジンを制作しています。ですのでこのようなホームページを発見し、大変うれしく思っています。そこで簡単な疑問なんですけれども、お応えお願いします。ディスプレーサー使用の2シリンダで作っているのですが、ディスプレーサーピストンの長さをどのくらいにすればよいかわかりません。ちなみにディスプレーサーピストンの直径はΦ42ｍｍで、ストロークは30ｍｍ、熱源はお湯を使用し、冷却部は空冷です。よろしくお願いします。これからもがんばってください。
21 May, 1997

A44: ディスプレーサの長さは加熱の形式や伝熱部の構造などによって変わってくるかと思います。貴殿のエンジンのストロークは30ｍｍと比較的大きいようですので、ディスプレーサの長さはその2〜3倍ぐらいは必要になるのではないでしょうか。
多分、貴殿は授業の一部としてスターリングエンジンの設計を行っているのかと思いますので、少しばかり理論的な話もしておきます。ディスプレーサの長さ、すなわちディスプレーサシリンダの長さは主に熱伝導損失に影響します。熱伝導損失は加熱部から入った熱がシリンダ壁の熱伝導によって低温部に伝わる損失です。この損失が大きすぎると低温空間の温度が上昇してしまうことなどがあります。
熱伝導損失Qcond(W)は次式で表されます。

Qcond=λ(Twh-Twc) (A/L)

λ: シリンダ壁の熱伝導率
Twh: 高温側シリンダ壁温度
Twc: 低温側シリンダ壁温度
A: シリンダ断面積
L: シリンダ長さ

この式からディスプレーサシリンダをどのような形状にするべきかわかるかと思います。

Q43: I have finished my rotary sterling engine and it runs very well. I used the 90 degree timing factor as you suggested. The engine runs at about 60 rpm and requires a lot of heat. I have used a very effecient cooling system but there is no seperation between the hot and cold sectors (top and bottom because the roter housing is turned from one piece of bronze. I am not happy with the performance of this engine because it has neither rpms or power. The engine measures about 5.5 inches long and has a rotar that is 3.5 inches in diameter. The power piston is .900inch. On the first version I made I used a steel tube for the rotar basis but found that by the time the displacer shoe was added the weight was hard to balance. With that displacer rotar installed the engine ran fine but at only 60 rpm. I thought that the weight may have been too great so I made a second rotar from thin wall aluminum tube and welded end caps on with the center elyptical arc. This rotar only weighs about 8 ounces compaired to the steel one at about 3 pounds. To my surprise the engine ran at the same speed as the steel one but the heat soak on the rotar is much greater. I want to build a powerful pressurized engine next What do you suggest and where can I get information.
Thanks very much Lyle Hudson From North Idaho College
17 May, 1997

A43: 貴重な情報をありがとうございます。ロータリディスプレーサ形スターリングエンジンを高性能化することはとても難しいと思います。私の意見として、高性能化の方法として以下のことを考えています。
(1) 高温側と低温側に大きな温度差を設ける。そのためにはローターハウジングの構造を変えなければならないかもしれません。
(2) 高い伝熱性能が必要である。現在のエンジンでは伝熱面積が小さすぎるように思います。
(3) 高効率を達成するために再生器を設ける必要がある。

Q42: 太陽熱スターリングエンジンの情報はお持ちですか。私は1ｍの集光器を使ってエンジンを作りたいと思っています。
9 May, 1997

A42: 残念ですが私は情報を持っていません。以下のページをｐ参照してみてください。
http://solstice.crest.org:80/renewables/dish-stirling/
Sandia National Laboratories, USA

Q41: I am a highschool student who is always looking for a new way to power generators and pumps for little money.
I saw a movie that gave a brief summary of these engines and my teacher thought it would be a great project for me. I was just wondering if these engines could be enlarged to power a generator or pump efficently, or if it would even run any thing at all.
I will write back with better questions when I learn more about these engines.
7 May, 1997

A41: よいアイデアがありましたら是非教えてください。

Q40: You have an excellent site! Ive noticed your mention of both high temperature and low temperature types-but has anyone ever tried to combine them into a compound engine, like the compound steam engines?
I mean the type where the exhaust from a small high pressure cylinder is used as the feed for a larger low pressure cylinder. Do you think this would work in a stirling type?
30 April, 1997

A40: 高温度差スターリングエンジンと低温度差スターリングエンジンをハイブリッドで使うことは、効率の面やシステムの大きさの面から考えてあまり得策でないような気がします。私としては、高温度差スターリングエンジンは単体で高効率動力源として使用し、低温度差スターリングエンジンは自然エネルギを利用する動力源に使うのが良いと考えています。

Q39: 空き缶エンジンについて質問します。
1) Do I have to struch the palloon or do I have to make it little bit loose?
2) Can't I use the fishing thread to make the hole in the palloon, so that it is air tight?
3) what do you do with the problems that: the paperclip moving to the sides and that the cran (i.e. the wire) is coming out from one side of the wood-frame?
4) my steel can is 13 cm hiegh and the piston is only 6cm hiegh, does this have any negative effect?
28 April, 1997

A39:
1) 風船が平らになるぐらいに取り付けてください。
2) 私は針を使って穴をあけました。機械油を1滴垂らすことで空気の漏れを減らすことができます。
3) このエンジンは非常に低回転で回るので、そのような問題はあまりないように思います。
4) あまり良くないですね。13cmの長さの缶を使うのであれば、ピストンの長さは9cm程度にするべきです。無駄な容積が増加すると性能は低下します。

Q38: I now have a new computer that will help me get some of your plans on the next model I plan to build. I have 2 each 20 cc glass syringes. I am concerned on cutting them. I see you mention using a green cutting wheel. Is that a wheel that is used to sharpen carbide tool bits?
I want to make sure before I continue.
23 April, 1997

A38: そうです。超硬チップを研ぐときに使用するものを使いました。ガラスを切るときには、手の力を抜き、ガラスを回しながらゆっくりと削ってください。

Q37: I am a mechanical engineering student investigating oil transport along the Stirling engine's trunk pistons. Do you have any information about this subject, or could you tell me where to find it.
17 Aprol, 1997

A37: 残念ですが、その件に関する情報はありません。

Q36: I am a student at North Idaho College. I am a machine tech student. I have built several stirling engines. The last one a is a rotary style like the one I saw on the web page by Koichi Hirata. I have just finished this engine and I am about to start it.
My question is are you informed about the timing of the rotar/displacer to the power piston timing. Another question I have is about the ratio of displaced volume I think you call it swept volume between the rotor and the power piston. We have been using 2:1 ratio for all our engines and it seems to work. Just a note about our findings regarding power pistons. We have been using Graphite as the piston and Glass from a cut test tube as a cylinder. This is the first time I have visited your site and like it very much.
13 April, 1997

A36: The prototype of my rotary type Stirling engine has 90 degrees phase angle between the rotor and the power piston. Please see
http://www.bekkoame.or.jp/~khirata/gif/rot_str.gif.
I have only tried this timing yet. But another timing is better, maybe. Because the rotary displacer moves the heat energy by the rotation of the heated rotor. Then the most hottest point is moved to the direction of rotation from the heated point.This is not 100% sure.
As you said, my rotary type engine has too large swept volume ratio, maybe. The value is about 15:1. This value does not have any basis. I had built two rotary type engines which cannot run before I completed the running engine. At that time, I thought that the heat input or temperature difference was not enough for the output power. And I increased the swept (displaced) volume gradually. I don't know it was the best selection.

Q35: In regards to the questions about the use of stirling engines in automobiles, NASA Lewis research in Cleveland, Ohio, USA did research with a stirling engine in a truck. The results seemed quite favorable. I believe the source of their engine was a Swedish company, although I do not now recall the name.
3 April, 1997

A35: I don't know about this information. The Swedish company was Stirling Thermal Motors, maybe. It is not 100% sure.

Q34: Hi I'm a mech eng student and i'm looking for some expermental data on the performace od stirling engines. Could you please point me to some where i can some info on this.
2 April, 1997

A34: I have prepared a sample of the experimental data on my site, though I don't know if it is useful for you or not. Please connect to;
http://www.bekkoame.or.jp/~khirata/ecoboyn/exper.htm.

Q33: I am a mechanical engineering graduate student working on stirling engines for a project. I am specifically interested in in modelling of the regenerator.
Do you have any information on regenerator performance models that may be of use to me?
16 March, 1997

A33: Sorry, I have not prepared the information about the modeling of the regenerator yet.

Q32: Thanks for this excellent pages!
I'm interesting about ressources for calculating low-temperature Stirling engines. Can you help me. Many thanks.
28 February, 1997

A32: First, I recommand to use the Schmidt method for the calculation. It is an simple isothermal model for the Stirling engine. If you want to an explanation of the method. Please contact to;
http://www.bekkoame.or.jp/~khirata/schmidt/schmidt.htm
Next, I think that you must consider a pressure loss in the regenerator, because it affects the performance of the low temperature Stirling engine strongly. Sorry, I have not prepared any explanation of the pressure loss yet.

Q31: We are two students from holland.( 19 years old ) We must make a stirling engine for a physics school-project ( highschool-level )
We have decided to build Peter Tailler's engine.
Are you familiar with this engine and if so, can you give us some hints e.g about the building of the engine (materials, beginnerserrors). How can we increase the efficiency.
Thanks in advance for helping us out.
20 February, 1997

A31: Sorry, I don't know the Tailer's engine well and I have not build it yet.
In my opinion, the engine must have a few mechanical loss like a model Stirling engine. And the engine have high efficiency when there is enough temperature difference between the hot and cold heat sources, maybe.

Q30: I have just started a project at Staffordshire University invesigating the possibility of using a Sterling Engine to power a family car.
My question is has such a project ever been attempted before, if so is there any technical infomation available on subject.
6 February, 1997

A30: I have heard about four projects for the automotive Stirling engines.
(1) Philips, the Netherlands
A refference is a book entitled "The Philips Stirling Engine."
(2) DOE in USA
Automotive Stirling engines named MOD I and MOD II are very famous. A refference is;
Automotive Stirling Engine Development Project
(3) Aisin Seiki Co. Ltd., Japan
This 30 kW Stirling engine moved a family car with 100 km/h speed.
Sorry, I don,t know a refference in English.
(4) The TEM Foundation at Lund University, Sweden
A refference is; Development of the TEM Stirling Engine
Proceedings of 7th International Conference on Stirling Cycle Machines
November 5-8, 1995, Tokyo
C. Schroder, L. Erlandsson, T. Lia
The TEM Foundation at Lund University, Sweden

Q29: We are interested in information about sterling engines, and we need the addresses of the producers and the distributors (for R+D).
6 February, 1997

A29: It is difficult that I answer your question.

Q28: Greatly enjoyed your site. In the early 1970s I became interested in hot air engines at a time very little information was easily obtainable. I compiled a small, simplistic booklet describing the engine type and the major variations for neophytes. It included an extensive bibliography. I still have several in hand. It is totally out of date, but might be of interest. My personal interest has lapsed for several years, but I am encouraged by the recent work I have found on the web.
10 January, 1997

A28: Thank you!

Q27: I made a model engine based an one done by a person named Tailer. Consists of two coffee cans which are the hot and cold tanks connected by a copper tubing. Inside each coffee can is a coke can with a rod attached to the coke can and an above pully wheel. When I heat the one coffee can, I can't get the engine to work. Do you have any suggestions as far as troubleshooting to get it to work? After I fill each tank with water up to the copper tubing inside the can, why does suction of water occur when I moved the coke cans and pully wheel?
10 January, 1997

A27: I was looking for a information of the Tailer's engine. But I could not find it. I cannot understand the engine yet. Where can I find them? Is there the information on the internet?
If the engine is a kind of 2-piston-type Stirling engines, I think that a gas leakage is most important. Please make sure that the pistons compress like a gas spring. If the engine has no gas leakage, please decrease a friction loss of the engine mechanism.
Sorry, I have misunderstood the engine, maybe.

Q26: ロータリディスプレーサ形スターリングエンジンを作りたいと考えています。その場合、どのようにディスプレーサの行程容積Vdを決めればよいのでしょう。私はディスプレーサとパワーピストンの行程容積はおおよそ等しくなるのではないかと思います。
Vp=Vd　（高温熱源を使用した場合）
13 December, 1996

A26: 私の考えでは、熱交換器の性能が十分に高い場合にはディスプレーサとパワーピストンの行程容積はおおよそ等しくなると思います。しかし、ロータリディスプレーサ形スターリングエンジンの熱交換器の性能はあまり高くありません。そのため、高温空間と低温空間との間には十分な温度差をつけることができません。そのため、私はVp< よいアイデアがありましたら、是非挑戦してみてください。

Q25: どこでスターリングエンジンを購入することができますか。私は10〜20馬力のディスプレーサ形スターリングエンジンに興味があります。
4 December, 1996

A25: A24をご覧ください。

Q24: 20〜40ｋＷの商業用スターリングエンジンの情報を教えていただけますか。
1 December, 1996

A24: 残念ですが、私はそのようなエンジンがどこで売られているかどうかはわかりません。「その他のスターリングエンジンの情報」のリンクページから探してみてください。

Q23: 私たちは模型スターリングエンジンを使ってラジコングライダーか飛行機を作る計画を立てています。この計画をどう思いますか。私たちはヘリウムを加圧したエンジンを使って、約56W/kgのエンジンを考えています。また、1988年にアメリカでラジコン飛行機が飛ばされたことを知っています。是非あなたの意見が聞きたいと思います。
11 October, 1996

A23: 私もそのプロジェクトにとても興味があります。ご存じの通り、アメリカの模型飛行機用スターリングエンジンは20Wの出力、0.36kgのエンジン重量、1400rpm(23.3Hz)のエンジン回転数、0.25MPa のバッファ空間圧力で運転しています。このエンジンは模型スターリングエンジンとしてはとても高い性能だと思います。私はこれほど軽量なエンジンを設計したことがありません。私の考えでは、このようなエンジンは高回転数を維持するために、高性能なシール装置が必要だと思います。メカニカルシールのようなシール装置で、さらに摩擦が少ないシールを見つける、あるいは開発する必要があるのではないでしょうか。私はこのシール装置が最も重要だと思います。また、ピストンーシリンダのシール性能も重要だと思います。このような小さいスターリングエンジンではわずかなガス漏れが大きな損失となってしまいます。

Q22: dear sir thank you for keeping the faith of clean, alternate, power sources. from what i can glean from your material there is a future for the sterling power systems. i was particularly impressed at the potential of hybridisation with solar and natural gas [either propane or methane] preferably methane as propane is heavier than air, will not hold a marker agent [such as mecaptin as used to identify methane] further methane is renewable and is already piped into most us cities and towns.let us hope that the powers that be see the fuelishness [tee hee] of nuclear and caol and begin pursueing a sane path to energy sources. this probably will result in a grassroots interest from small municipalities that cannot afford the ever increasing fuel costs.this same type of movement has resulted in thousands of vehicles being converted to running on cng [compressed natural gas ie methane] with a benefit of ecology and economy. i pray ! that the net is used to raise the conciousness of the masses and that you and your ilk continue with ever increasing success. may the light guide and pritect you all. sincerely aztech in texas
30 September, 1996
Q21: フリーピストン形スターリングエンジンとは何か、どのように動いているのか教えてください。
19 September, 1996

A21: フリーピストン形スターリングエンジンのページを作りました。"こちらをご覧ください。

Q20: First, I must complement you on your fine pages on an interesting topic, and excellent drawings.
Then a tip: I see most of your costs are for ball bearings.
Nowadays old floppy and hard disk drives are thrown away in large numbers. They have ball bearings of a fairly high quality. The hard drive spindle bearings are also sealed in most cases. Make sure they gets thrown in YOUR wastebasket!
Older 3.5" floppy drives sometimes have _very_ small ball bearings on the driving "crank".
The 5.25" drives are also a good source of 3-5mm axles. They're used as rails for the head assembly.
19 August, 1996
Norway

A20: 貴重な情報、ありがとうございます。

Q19: 太陽熱スターリングエンジンを使って発電させたいのですが、何か情報はありますか。
13 August, 1996
Western Australia

A19: 私は太陽熱スターリングエンジンの情報は持っていません。私はいくつかのWEBページを紹介します。
Sandia National Laboratories
Bomin Solar Company
あなたはSandiaのエンジンのような高温形エンジンに興味があるのでしょうか。それともBominのエンジンのような低温形エンジンに興味があるのでしょうか。
私の考えでは、もし低温形エンジンを使って太陽熱発電機を製作するのであれば、エンジンの冷却システムが非常に重要になると思います。低温形エンジンは低効率エンジンですので、冷却熱量が大きくなってしまいます。Bominでは発電機ではなく、水ポンプとして低温形エンジンを使用しています。その方がいいのかもしれません。

Q18: I want to thank you for the great information on the sterling engine. I am retired and just getting ready to try out your simple engine first. I thank you for very informative data.
27 July, 1996

A18: どうもありがとうございます。

Q17: あなたはスターリングエンジンを設計するためのコンピュータシミュレーションをお持ちですか？また、あなたは模型スターリングヒートポンプを作ったことがありますか？
31 July, 1996
USA

A17: はい。私はいくつかのシミュレーションを使っています。その1つは等温モデルと呼ばれるとても簡単な計算モデルです。もう1つは断熱モデルと呼ばれる複雑な計算モデルです。このシミュレーション計算をするためには多くの詳細なエンジン寸法を入力する必要があります。しかし、私が模型スターリングエンジンを設計するときにはほとんどこれらの計算モデルを使っていません。
　私はまだ模型スターリングヒートポンプを作ったことはありません。模型スターリングヒートポンプを作るためには優れた再生器を使う必要があると思います。

Q16: なかなかいいページですね。がんばってください。
12 July, 1996
New Zealand

A16: どうもありがとうございます。

Q15: スターリングエンジンはどのぐらいの出力があるのですか？また、あなたのエンジンは売られているのですか？
8 July, 1996
Korea

A15: 私が作った模型スターリングエンジンの多くは1Ｗ以下の出力です。水陸両用船のエンジン「ＭＳＥ−02」は約5Ｗの出力です。一方、実用的なスターリングエンジンは30ｋＷ以上のエンジンが開発されています。また、私のエンジンは売っていません。

Q14: 1台目のディスプレーサ形スターリングエンジンは良く回るようになりました。そして、2ピストン形スターリングエンジンの製作をしているのですが、まだ動いていません。圧縮比が高すぎて始動が難しいようです。フライホイルが小さすぎるかシリンダ内容積が小さすぎるのかもしれません。どうしたらよいものでしょう？
26 May, 1996
Norway

A14: 圧縮比が高すぎるから回らないということはないと思います。加熱器の容積か入熱量が不足しているためだと思います。ピストンの位相差を120度以上にしてみることをお薦めします。エンジンはより多くの入熱量を受け取るようになるし、簡単に始動させることができるかと思います。

Q13: 低温度差形スターリングエンジンに興味があります。今までにそのような模型エンジンを設計したことがありますか。また、バルブや圧力を利用したスターリングエンジンの自動始動装置を考えたことがありますか？
24 May, 1996

A13: 私は低温度差形スターリングエンジンを試作したことはありません。しかし、10度の温度差で作動する模型スターリングエンジンがあることを知っています。さらに低温度差形スターリングエンジンに関する情報を知りたい方は次のページを参照してください。
埼玉大学の低温度差形スターリングエンジン
Magic Motor Companyの低温度差形スターリングエンジン
スターリングエンジンの自動始動装置についてとても興味があるのですが、今のところいい案は浮かびません。どなたかこのような装置を考えた人はいませんか？

Q12: 5ｋＷのオイルバーナーがあります。そのバーナーは温水を作るために開発されました。そして、その排気ガスの温度は300から500度です。現在はバーナーがあるだけなのですが、近い将来スターリングエンジンの熱源に使用したいと考えています。スターリングエンジンの燃焼器の構造を教えてください。
23 May, 1996
Switzerland

A12: スターリングエンジン用燃焼器の図面を提供します。ここをクリックしてください。この燃焼器は100Ｗ級スターリングエンジン「Ecoboy-SCM81」に使われています。燃料はプロパンガスを使用し、高効率を達成させるために、排気ガスの熱を利用して燃焼用空気を予熱する構造となっています。

Q11: 大きいスケールのスターリングエンジンの性能予測をするために模型スターリングエンジンの効率を調べたことがありますか？

A11: いいえ、ありません。私が作った模型スターリングエンジンのほとんどはその効率を考えることなく試作しました。もし、効率を考慮した模型スターリングエンジンを設計・試作したのであれば、それは大きいスケールのエンジンの設計に役立つのかもしれません。

Q10: 模型スターリングエンジンで良く回ることを確認した後に、大きいスケールのスターリングエンジンを作りたいと考えたことがありますか？

A10: いいえ、ありません。私は大きいスケールのスターリングエンジンと模型スターリングエンジンとは異なる構造をしていると考えています。例えば複雑な熱交換器やシール機構、十分な強度を持つクランク機構などが大きいスケールのエンジンに使われています。しかし、模型エンジンは大きいスケールのエンジンの設計にとても役に立つと思います。模型エンジンは様々なアイデアを簡単に試すことができるからです。

Q9: 圧力を高めることは慣性力を貯めておくフライホイルのようなものなのでしょうか？

A9: いいえ、違います。圧力を高めることはフライホイルやガスばねのような働きはしません。圧力を高めることで圧力振幅が増加するので、むしろ圧力を高めたスターリングエンジンはより大きいフライホイルを必要とするようになります。

Q8: なぜ大きいスターリングエンジンは圧力を高めるのですか？

A8: 次式のような熱力学の式があります。
P x V = M x R x T
（Ｐ: 圧力、Ｖ: 容積、Ｍ: 質量、Ｒ: ガス定数、Ｔ: 温度）
スターリングエンジンの圧力を高めるということはエンジン内の作動ガスの質量を増やしていくということです。すなわち、圧力振幅が増加してＰＶ線図（圧力−容積線図）は大きくなります。もちろん、ＰＶ線図の面積はエンジン出力となりますので、結果的にエンジン出力が増加します。

Q7: あなたの模型スターリングエンジンはどのくらいのコストがかかっていますか？

A7: 簡単な形式のエンジンはだいたい1台あたり5千円くらいかかっています。その費用の半分はミニチュアベアリングの値段です。私は簡単な形式のエンジンに6個のベアリングを使います。一方、模型スターリングボートにかかる費用は1隻あたり約4万円程度です。そのエンジンには30個以上のベアリングを使うこともありますし、ラジコンの装置を買うこともあります。模型スターリングエンジンを作る場合にはベアリングがとても高価だと思います。

Q6: ディスプレーサ形スターリングエンジンの場合、ディスプレーサの行程容積などの寸法をどのように決めますか？

A6: ディスプレーサ形スターリングエンジンではディスプレーサのボア径とストロークとの比、ディスプレーサの行程容積とパワーピストンの行程容積との比が重要だと思います。まず、パワーピストンの行程容積は要求される出力によっておおよその大きさを決めることができます。このときパワーピストンのボア径とストロークとの比はあまり重要ではないでしょう。それらの値は作動ガスの流れや伝熱にあまり影響を与えないためです。これらの値を決めるには主にクランク機構の構造によるかと思います。しかし、私はロングストローク形はあまりいいとは思いません。一般にショートストローク形と比べて摩擦が大きくなるためです。次に使用する熱源によってディスプレーサの行程容積を決めなければいけません。高い温度の十分な熱量があるのであれば、ディスプレーサの行程容積は高い圧縮比を得るためにできる限り小さい方がよいでしょう（私の場合はパワーピストンの行程容積と同じ大きさにします）。また温度が低い熱源を使う場合には、その熱量を十分にエンジン内に受け入れるために十分な大きさのディスプレーサの行程容積が必要になります。お湯のような低い温度の熱源を使う場合、私はパワーピストンの行程容積の10から20倍程度のディスプレーサの行程容積とします。ディスプレーサのボア径もまた熱源によって決めなければいけません。低い温度の熱源を使う場合には広い伝熱面積を得るために大きいボア径の方が好ましいかもしれません。高い温度の熱源を使う場合にはストロークやボア径の値はあまり重要でないかもしれません。しかし高温空間と低温空間との温度差を十分に取るためには長いディスプレーサピストンが必要だと思います（ロングストロークではありません）。

Q5: なぜ2ピストン形スターリングエンジンを作るのですか？

A5: 私が作った模型スターリングエンジンのほとんどは2ピストン形スターリングエンジンです。2ピストン形スターリングエンジンはディスプレーサ形スターリングエンジンと比べて高い圧縮比（＝最大容積／最小容積）を得ることができる形式です。私は高出力を目指したエンジンを作るとき、圧縮比をできるだけ高く設定します。模型スターリングボートのエンジンでは圧縮比を約2としています。さらに金属製のピストン・シリンダを使った模型の2ピストン形スターリングエンジンを作ることはとても難しいと思います。それは金属の熱膨張率が大きいため、加熱することによって高温側ピストンと高温側シリンダの寸法が変わってしまうためです。そのため作動ガスの漏れが多くなるか、あるいは摩擦が大きくなってしまいます。

Q4: なぜ模型スターリングエンジンのピストンとシリンダに注射器を使うのですか？

A4: 模型スターリングエンジンを運転させるためには作動ガスの漏れを最小限に押さえなければいけません。少しでも作動ガスの漏れがあると多くの熱源を使って高い温度にしなければ運転しなくなるかもしれません。私が試作した多くの模型スターリングエンジンのピストン・シリンダにはガラス製の注射器を使っています。注射器製のピストン・シリンダは作動ガスの漏れがとても少ないばかりでなく、しかも摩擦が小さくなります。さらにガラスの熱膨張は普通の金属と比べてとても小さいという特徴があります。そのため、注射器を使うことでとても簡単に高回転型模型スターリングエンジンを作ることができるのです。しかし、注射器はもろくて壊れやすいのが欠点です。

Q3: スターリングエンジンの設計のための計算方法を教えてください。

A3: 私は模型スターリングエンジンの設計に「ビール数」を使っています。その他にも等温モデルや断熱モデルなどの優れた計算モデルがありますが、ビール数は最も簡単な計算モデルです。ビール数についての詳細はこちら。

Q2: オートバイのような個人用の移動装置などに応用できるのでしょうか？

A2: 現状では極めて難しいと思います。内燃機関と比べて比出力（重量当たりの出力）が小さいスターリングエンジンは小型の移動用動力源への適用には適していないように思います。

Q1: スターリングエンジンが内燃機関と比べて優れているところ・劣っているところはどこですか？

A1: スターリングエンジンが内燃機関と比べて優れているのは、排ガスがクリーンであること、騒音が少ないことだと思います。また、太陽熱や温泉熱などの化石燃料以外の熱源を使用できることも大きな特徴です。内燃機関と比べて劣っている点はエンジンが大型化（重量化）してしまうこと、コストが高いことだと思います。

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Koichi Hirata

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