"फ्री पिस्टन" स्टर्लिंग इंजन में तरल पिस्टन वाले के साथ वे इंजन शामिल हैं जिनमें पिस्टन के रूप में मध्यपट है। "फ्री पिस्टन" उपकरण में, ऊर्जा को एक विद्युतीय रैखिक आवर्तित्र, पम्प या अन्य समाक्षीय उपकरण द्वारा जोड़ा या हटाया जा सकता है। यह लिंकेज की आवश्यकता को दरकिनार कर देता है और गतिशील भाग की संख्या को कम कर देता है। कुछ डिजाइनों में गैर-सम्पर्क गैस बेरिंग या प्लेनर स्प्रिंग्स के माध्यम से काफी सटीक स्प्रिंग के इस्तेमाल के द्वारा घर्षण और रगड़ को लगभग समाप्त कर दिया जाता है।

1960 के दशक के शुरू में, डबल्यू.टी. बेल ने क्रैंक यंत्र को चिकना करने की समस्याओं को दूर करने के क्रम में स्टर्लिंग इंजन के एक फ्री पिस्टन इंजन संस्करण का आविष्कार किया। जबकि स्टर्लिंग इंजन के आधारभूत फ्री पिस्टन इंजन के आविष्कार के लिए आमतौर पर बेल को श्रेय दिया जाता है, उसी प्रकार के इंजनों का स्वतंत्र आविष्कार ई.एच. कूक-यरबोरो और सी. वेस्ट द्वारा हार्वेल लेबोरेटरीज़ ऑफ द UKAERE में किया गया। जी.एम. बेन्सन ने भी महत्वपूर्ण प्रारम्भिक योगदान दिया और कई नवीन फ्री-पिस्टन विन्यास का पेटेंट करवाया.

मुक्त रूप से गतिशील घटकों के प्रयोग वाली स्टर्लिग चक्र मशीन की पहली चर्चा जिसे माना जाता है वह संभवत 1876 का ब्रिटिश पेटेंट डिस्क्लोजर है। इस मशीन को रेफ्रिजरेटर के रूप में अभिकल्पित किया गया (जैसे "विपरीत" स्टर्लिंग चक्र)। फ्री पिस्टन स्टर्लिंग उपकरण का इस्तेमाल कर पहला उपभोक्ता उत्पाद एक पोर्टेबल फ्रीज था, जिसका निर्माण जापान के ट्विनबर्ड कॉरपोरेशन द्वारा किया गया और 2004 में अमेरिका में कोलमैन द्वारा प्रस्तावित किया गया।

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