フリーピストン形といえば　Ｗ．Ｂｅａｌe氏が考案したこの形式です。

　バネＡとＢは、実際のバネまたは空気バネ、または両方が使われます。
　出力ピストンが振動すると、出力ピストンの上下の圧力差によって、ディスプレーサピストンを上下に揺り動かします。

出力ピストンとディスプレーサピストン、２つの振動体があるので、それぞれの固有振動数を一致させる必要があります。動力になるような模型は設計が難しい。負荷の変化に弱いのも弱点。

AnimationGIF

出力ピストンのピストン側を固定し、シリンダ側を振動させます。シリンダが振動すると、スチールウールは上下でシリンダに衝突するので、往復運動します。つまりシリンダとの衝突がディスプレーサ振動を励起する方式です。（特許出願2001-401743）

振動数は主にシリンダの質量と空気バネのバネ定数できまりますが、負荷の変化など外的な要素の影響を受けます。ビール式ではそれによってディスプレーサピストンの固有振動数と大きくズレが生じると止まってしまいます。

SECDの場合、負荷の変化等で振動の速さが変わっても、ディスプレーサ振動は必ずそれに同期します。振動数を大幅に変化させても、振動が止まらないということが利点です。

また、シリンダ端に繰り返し接触するので、熱伝達に有利です。

試験管のおしりを熱し、シリンダをつりあいの位置からズラして手を離すか、試験管を弾いて初動を与えると、シリンダが振動を始めます。

ＳＥＣＤの動作

１〜２　気体が収縮してシリンダが上へ
２〜３　シリンダは止まるがスチールウールが慣性で上へ
３〜４　気体が膨張してシリンダが下へ
４〜１　シリンダは止まるがスチールウールが慣性で下へ

もしピストンの一端を固定しないと、エンジンは垂直にジャンプすることができます。

�@〜�A加熱
�A〜�B膨張
�B〜�C冷却
�C〜�D圧縮
�D〜�@落下

振動アームに取りつけられたバネなどによってシリンダが鉛直下向きに床に押し付けられる場合には、ディスプレーサ下部のばねが無くても動作します。

出来れば振動のまま出力を取り出したい。右は振動出力で小さな翼を羽ばたくようにしたもので、ヘリウム入りマイラー風船に取りつけました。シリンダには３ml注射器と直径13mm試験管を使っています。
飛行船全体　Click for full shot of the airship
　試験管のおしりをバーナーで加熱し、余熱で１分ていど羽ばたきます。１００リットル弱の飛行船を引っぱり30cm/s程度の速さで前進します。熱源を積めば羽ばたき続けますが、燃料がなくなる分、少しずつ飛行船が軽くなるので、上へ上へそして永遠にサヨナラ（＾＾

　これも振動を直接利用しました。フリーピストン形を固定したフレームの真下にブラシ（洗濯用ブラシ）が取り付けてあります。ブラシの毛は斜めに床に当たるようにしてあります。振動１回の度にごくわずかづつ前進します。

　この車は土浦工業高理科研究部の３年生が作り、第５回スターリングテクノラリーでは圧倒的支持を得て、特別賞金賞を受賞しました。

 試験管を逆向きに立てました。ホルダーアームが上下に振動します。先端に取り付けた永久磁石の振動によって、コイルに交流が発生します。端子に接続したLEDを点灯しながら、走行します。

右の写真は歯ブラシが持ち上がるように、スタンドを下ろした状態。スターリング発電機として使用する時の状態です。加熱はアルコールランプやコンロ、バーナーライターなどで行います。

振動ブラシカーのアーム部分をはずして、転倒防止のアルミ板を付けたものです。上に突き出ている試験管のおしりを加熱し、少し持ち上げて離すと、T字型の部分を支点として、ジャンプし始めます。ピョンピョンと跳ね続け、少しずつ前に進みます。

大きく跳ね上がる時の周期は長く、小さな跳ね上がりの時の周期は短くなります。しかし、その動きに同期して、ディスプレーサピストンも振動しています。このような動きこそ、今までのフリーピストン・スターリングエンジンで不可能だったわけです。

上のジャンピング・スターリングにタイヤ（ローラー）をつけました。確実に前進させるため、車軸にラチェットギアを付けてみました。ストッパ（爪）は結束バンドを流用。

ピョン、ピョンとジャンプするごとにジー、ジーとラチェット音がして進みます。

Stirling-Fish !     2002

図面（組立図・部品図）

英語版図面→Plans and Parts list (in English)

実験室の流し（水槽）を進む振動翼ボート。振動による波が水面に見えます

前進速度は毎秒数十センチです。フロートやヒレの形などを最適化すれば、もっと高速化するでしょう。

エンジンの放熱部から伸びてヒレの付け根部分まではアルミ板であり、水中に没した部分が水によって冷却されます。水冷式です。（＾＾