JP2000346476A - スターリング冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 ディスプレーサとピストンの衝突を防止で
き、それらの位相差を常に最適値付近で調整することで
冷却性能を高めた省スペースなスターリング冷凍機。 【解決手段】 スターリング冷凍機の駆動周波数でピス
トン３を振動させ圧縮空間６と膨張空間７とそれらの間
を連絡する流路からなる作動空間の封入作動ガスに周期
的圧力変化を起こし、ディスプレーサ２をピストンと同
じ周期、かつ異なる位相で往復運動させる。このとき、
高温側熱交換器９および低温側熱交換器１０に各々温度
センサ１３を取り付け、検出した熱交換器の温度から温
度差を求め、この温度差に基づき制御回路１５から可動
部材１４に対して指令を送り、圧縮空間内の圧力が一定
になるように可動部材をスライドさせる。また、駆動周
波数が変化してピストンの振動周期が変化しても、コイ
ル１６に駆動周波数で電流を印加することで、ディスプ
レーサの共振周波数を駆動周波数に合わせることができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機に係り、特にスターリング冷凍機内部のディスプレー
サおよびピストンの運動制御に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、家庭用の電気冷蔵庫などの冷却設
備には、蒸気圧縮式の冷凍サイクルを利用して冷熱を発
生する方法が採用されている。しかし、この蒸気圧縮式
の冷凍サイクルではフロンを作動媒体として使用してい
るため、冷蔵庫の解体時などに噴出するフロンガスによ
りオゾン層が破壊され、それによって有害な紫外線がオ
ゾン層を透過して地上へ到達するといった環境問題が心
配されている。そこで、このような蒸気圧縮式の冷却サ
イクルに代わる新しい冷却技術として近年、スターリン
グ冷凍機が注目されている。このスターリング冷凍機は
作動ガスとしてヘリウム、水素、窒素といった地球環境
へ及ぼす悪影響がフロンに比べて極めて少ないガスを採
用し、逆スターリングサイクルとして既知の熱力学的サ
イクルによって冷却のための冷熱を取り出すものであ
る。

【０００３】図４は従来のスターリング冷凍機の一例の
概略的な断面図である。以下、このスターリング冷凍機
の動作について図４を参照して説明する。内部に円筒状
の空間を有するシリンダー１の前記空間内にディスプレ
ーサ２およびピストン３を配設することにより、前記空
間内に形成された圧縮空間６と膨張空間７との間に蓄冷
材８を設けて閉回路を構成し、この閉回路の作動空間に
ヘリウム等の作動ガスを充填するとともに、前記ピスト
ン３をリニアモータ（図示せず）等の外部動力によって
軸方向に振動させる。ピストン３の振動は作動空間（前
記圧縮空間６と前記膨張空間７を含む空間）に封入され
た前記作動ガスに周期的な圧力変化をもたらすととも
に、前記蓄冷材８を通過するガスの流量変化によりディ
スプレーサ２に周期的な軸方向の振動力を生じさせる。

【０００４】このようにして、ディスプレーサ２は、一
端が該ディスプレーサ２に固定されるとともにピストン
３を貫通するディスプレーサロッド４の他端とシリンダ
底部との間に接続されたスプリング５により、ピストン
３と同じ周期でかつ異なった位相でシリンダ１内を軸方
向に往復運動することとなる。ディスプレーサ２および
ピストン３が適当な位相差を保って運動するとき、前記
作動空間封入された作動ガスは逆スターリングサイクル
として既知の熱力学的サイクルを構成し、主として膨張
空間７に冷熱を発生する。尚、９は高温側熱交換器であ
り、圧縮空間６で作動ガスが圧縮されるときに、この高
温側熱交換器９を介して外部へ熱を放出する。また、１
０は低温側熱交換器であり、膨張空間７で作動ガス膨張
されるときに、この低温側熱交換器１０を介して外部か
ら熱を奪う。

【０００５】以下に、その原理について簡単に説明す
る。ピストン３により圧縮された圧縮空間６内の作動ガ
スは蓄冷材８を経由して膨張空間７へ移動する際に、前
記蓄冷材８が半サイクル前に蓄えていた冷熱を受け取り
予冷される。大部分の作動ガスが膨張空間７に流入する
と膨張が始まり、該膨張空間内７に冷熱を発生する。次
に、作動ガスは逆の順序で蓄冷材８に冷熱を放出しなが
ら流路を戻り圧縮空間６に入る。このとき、外部から熱
を奪い外部を冷却する。そうして、大部分の作動ガスが
圧縮空間６に戻ると再び圧縮が始まり次のサイクルに移
行する。以上のようなサイクルが連続的に繰り返される
ことにより極低温の冷熱を得ることができる。従って、
シリンダ１の前記膨張空間７側の先端付近に隣接して冷
凍室を形成しておけば、該部で得られる冷熱によって前
記冷凍室内に貯蔵した食品等の被冷却物を冷却すること
ができる。通常、消費電力を最小とするために、スター
リング冷凍機の駆動周波数とピストン３、ディスプレー
サ２およびスプリング５からなる振動系の共振周波数を
合わせるように設計している。

【０００６】ところで、上記のような１シリンダ方式の
スターリング冷凍機の構成では、大出力を得るために大
きな駆動周波数で冷凍機を駆動させる場合、所定の位相
差をもって往復運動するディスプレーサ２およびピスト
ン３の振幅が大きくなるため、両者が衝突して破損した
りする事故を招く恐れがある。

【０００７】また、動作中のピストン３やディスプレー
サ２がシリンダ１の内周面と接触するのを防ぐため、こ
れらピストン３やディスプレーサ２の支持方法として、
図５に示すように気体軸受を用いる場合、スターリング
冷凍機の動作状態によっては、必要以上の作動ガスが、
図中の矢印の如くピストン３やディスプレーサ２の軸方
向の端面の気体軸受１１から流入して側面の気体軸受１
２から流出したり、一旦気体軸受１１から流入した作動
ガスが逆流して同じ軸受１１から流出したりして、圧縮
空間６と膨張空間７との間を移動する作動ガスの流量の
バランスが崩れ、スターリング冷凍機の冷却性能が低下
する原因となる。

【０００８】さらに、一度スターリング冷凍機を組み込
んでしまうと、ディスプレーサ２の共振周波数等のシリ
ンダ内部の状況を自由に調節することができず、経時的
にディスプレーサ２の共振周波数とスターリング冷凍機
の駆動周波数との間にずれが生じて所望の冷凍性能が得
られなくなるという問題があった。

【０００９】この問題に対処するため、ディスプレーサ
の共振周波数やシリンダ内部の作動空間のガス圧等を電
気的に制御して前記共振周波数の変動を防止する方法が
提案されている。例えば、特開平６−２０７７５７号公
報に開示されているスターリングサイクル冷凍機は、図
６に示すようにシリンダ１の外周面の一カ所に温度セン
サ２２を配設し、該温度センサ２２でモニタした温度情
報に基づき制御回路２３は必要な電力量を計算してアン
プ２４に指令を出し、その指令により該アンプ２４はヒ
ータ２５または冷却ファン２６に電力を供給してシリン
ダ１の温度調節を行うように構成されている。この制御
ループを繰り返すことにより、作動ガスの温度を一定に
保ち、作動ガスのばね定数を一定とすることで、ディス
プレーサを含む振動系の共振周波数の変動を防止して、
ピストン３を動作させるリニアモータの効率の低下を防
ぐことが可能となる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
６−２０７７５７号公報の方法では、作動ガスのばね定
数を一定に制御することは可能であるものの、作動ガス
のばね定数の制御のみで外部動力をもたないディスプレ
ーサ２の共振周波数を充分に調製することはできない。
よって、何らかの要因によりスターリング冷凍機の駆動
周波数が変化した場合、動作中のピストン３の周期に変
化をもたらし、ディスプレーサ２とピストン３との位相
差に狂いが生じやすくなるという問題があった。このた
め、スターリング冷凍機の品質にバラツキが生じ、安定
した冷凍性能を得ることが困難であった。

【００１１】そこで、クランク機構による機械的な動力
を用いてディスプレーサとピストンに強制的に位相差を
もたせたるようにした方法もいくつか提案されている。
しかしながら、このようなクランク機構を用いたスター
リン冷凍機では、冷凍機自体の小型化が困難であり、省
スペース化を要求される家庭用の冷蔵庫などにこの冷凍
機を組み込むのは容積効率上非常に不利である。また、
作動ガスのリークを防止するために作動空間の気密性を
充分に確保しなければならず、このため、このようなス
ターリング冷凍機の構成部品の大部分はわずかな寸法や
形状の狂いも許されず、加工の際に極めて高い精密度を
要求されるのを免れ得なかった。この結果、製造コスト
の削減が困難であった。

【００１２】本発明は上記従来の問題点に鑑みてなされ
たものであり、ディスプレーサとピストンとの衝突を容
易に防止できるとともに、冷凍機の駆動周波数と振動系
の共振周波数とを一致させることにより冷凍機を組み込
んだ後からでも、ディスプレーサとピストンとの位相差
を常に最適値付近で調製することができ、安定した冷却
性能を得ることのできる省スペースなスターリング冷凍
機を低コストで供給することを目的とする。また、ピス
トンやディスプレーサをシリンダ内部で支持するために
これらピストンやディスプレーサに気体軸受を設けた場
合でも、圧縮空間と膨張空間との間を移動する作動ガス
の流量のバランスがとれ、冷却性能の劣化を防ぐことの
できるスターリング冷凍機を提供することを目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明では、シリンダ内部の空間に配設され該空間を
圧縮空間と膨張空間とに仕切るピストンおよびディスプ
レーサを所定の位相差をもって往復運動させることによ
り前記空間内に封入された作動ガスを前記圧縮空間と前
記膨張空間との間で往復させて冷熱を取り出すスターリ
ング冷凍機において、前記圧縮空間と前記膨張空間との
間を連通する作動ガスの流路の前記圧縮空間近くおよび
前記膨張空間近くにそれぞれ配設され作動ガスと熱交換
を行う高温側熱交換器および低温側熱交換器と、前記高
温側熱交換器および前記低温側熱交換器にそれぞれ取り
付けられた温度センサと、該温度センサにより検出され
た前記高温側熱交換器の温度と前記低温側熱交換器の温
度と間の温度差に基づき前記圧縮空間内の作動ガスの圧
力を制御するガス圧制御手段とを有する構成とする。

【００１４】さらに、このガス圧制御手段は前記流路の
前記圧縮空間側の開口部に近接あるいは該開口部から遠
ざかることにより前記流路を通過する作動ガスの流量を
調整するガス流量調整手段と、該ガス流量調整手段の動
作を制御する制御回路とから構成されている。この構成
によると、たとえディスプレーサやピストンの振幅が大
きくなっても、高温側熱交換器と低温側熱交換器との温
度差に基づき圧縮空間内の作動ガスの圧力が下がり過ぎ
ないように該圧縮空間内の圧力が略一定に制御される。

【００１５】また、本発明に係るスターリング冷凍機
は、ディスプレーサの共振周波数をスターリング冷凍機
の駆動周波数に合わせるように調整する共振周波数調整
手段を有する構成とする。さらに、この共振周波数調整
手段は、一端がディスプレーサに固定されピストンを貫
通するととともに他端がスプリングを介してシリンダ底
部に接続されたディスプレーサロッドに巻回されたコイ
ルと、該コイルにスターリング冷凍機の駆動周波数で電
流を印加する制御回路とから構成される。あるいは、一
端がディスプレーサに固定されピストンを貫通するディ
スプレーサロッドの他端とシリンダ底部との間を接続す
るスプリングの支持力を変化させる電磁石と、該電磁石
に電流を印加する制御回路とから構成される共振周波数
調整手段とする。この構成によると、スターリング冷凍
機の駆動周波数とディスプレーサの共振周波数との間に
ずれが生じても、ディスプレーサの共振周波数がスター
リング冷凍機の駆動周波数に積極的に合わされ、両者の
ずれが修正される。

【００１６】また、本発明では、シリンダ内部の空間に
配設され該空間を圧縮空間と膨張空間とに仕切るピスト
ンおよびディスプレーサを所定の位相差をもって往復運
動させることにより前記空間内に封入された作動ガスを
前記圧縮空間と前記膨張空間との間で往復させて冷熱を
取り出すスターリング冷凍機において、前記ピストンお
よび前記ディスプレーサの動作時に前記ピストンおよび
前記ディスプレーサの軸方向の端面から前記ピストンお
よび前記ディスプレーサ内部へ作動ガスを一定量流入さ
せ、前記ピストンおよび前記ディスプレーサの側面から
前記ピストンおよび前記ディスプレーサ外部へ前記作動
ガスを一定量流出させる気体軸受を前記ピストンおよび
前記ディスプレーサに設ける。

【００１７】さらに、この気体軸受は内部が中空になっ
た前記ピストンおよび前記ディスプレーサの周囲を成す
壁面に設けられ前記中空部分に連通するとともに前記壁
面の外周部から伸び相対的に小さな断面形状を有する空
洞と前記壁面の内周部から伸び相対的に大きな断面形状
を有する空洞とが前記壁面の略中央部で連続的に結合し
た連通孔と、該連通孔に挿入され前記相対的に小さな断
面形状を有する空洞の内径よりわずかに大きな外径を有
する球体とからなり、前記連通孔の開口部が通気性を有
する部材で覆われた構成とする。この構成によると、球
体が気体軸受内部で弁の役割を果たすことにより、該気
体軸受を通過する作動ガスの流入・流出量のバランスが
適切に保たれる。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜第１の実施形態＞本発明の第１
の実施形態について図面を参照して説明する。図１は本
発明の第１の実施形態に係るスターリング冷凍機の一例
の概略的な断面図である。尚、図１において、図４に示
す従来のスターリング冷凍機と共通の部材には同一の符
号を付し、その詳細な説明を省略する。図１に示すよう
に、高温側熱交換器９と低温側熱交換器１０には、それ
ぞれ熱電対等からなる温度センサ１３が取り付けられて
おり、該温度センサ１３により検出された前記熱交換器
の温度情報は制御回路１５に送られる。制御回路１５は
送られてきた温度情報に基づき、必要に応じて圧縮空間
６内に配設された可動部材１４をシリンダ１の内周面に
沿って摺動させる。この可動部材１４は、シリンダ１内
周面に設けられたガイドレール（図示せず）によってシ
リンダ１の軸方向に対する移動が案内され、圧縮空間６
から膨張空間７へ向かう作動ガスの流路の入り口である
高温側熱交換器９の開口部に近づけたり、該開口部から
遠ざけたりできるようになっている。

【００１９】今、高温側熱交換器９と低温側熱交換器１
０との間の温度差が予め設定した一定の範囲を有する値
の上限より大きい場合、圧縮空間６内の作動ガスの圧力
が低下してディスプレーサ２とピストン３が衝突する恐
れがあるため、前記制御回路１５は前記可動部材１４を
高温側熱交換器９の方へ移動させて、圧縮空間６から膨
張空間７へ向かう作動ガスの流量を減少させることによ
り圧縮空間６内のガス圧を高い状態に保つ。これによ
り、ディスプレーサ２又はピストン３の振幅が小さくな
り、ディスプレーサ２とピストン３が衝突する事態を回
避できる。逆に、前記温度差が前記一定の範囲を有する
値の下限より小さくなると、前記可動部材１４を高温側
熱交換器９から離れた位置に移動させて、圧縮空間６か
ら膨張空間７へ向かう作動ガスの流量を増加させる。こ
れにより、ディスプレーサ２又はピストン３の振幅を再
び大きくすることができる。従って、このような可動部
材１４の動作を適切に制御することにより、圧縮空間６
内の作動ガスの圧力を常に一定に保つことができ、ディ
スプレーサ２とピストン３との衝突を容易に防止できる
ので、スターリング冷凍機の信頼性が向上する。

【００２０】図１において、４はアルミニウム等の金属
材料で形成されたディスプレーサロッドであり、該ディ
スプレーサロッド４を芯としてコイル１６が巻回形成さ
れている。このコイル１６にスターリング冷凍機の駆動
周波数で制御回路１７から電流を印加することにより、
動作中のディスプレーサ２に、該ディスプレーサ２の運
動方向に対して正の力あるいは負の力を与えてディスプ
レーサ２の共振周波数を変化させる。これにより、スタ
ーリング冷凍機の駆動周波数とディスプレーサ２の共振
周波数との間にずれが生じた場合やスターリング冷凍機
の駆動周波数を変化させる場合でも、前記共振周波数を
前記駆動周波数に容易に一致させて、ディスプレーサ２
とピストン３の位相差を常に最適値付近で制御すること
ができる。その結果、常時安定して所望の冷凍性能を得
ることができる。

【００２１】＜第２の実施形態＞図２は本発明の第２の
実施形態に係るスターリング冷凍機の一例の断面図であ
る。図２において、図１に示す上記第１の実施形態に係
るスターリング冷凍機と共通の部材には同一の符号を付
し、その詳細な説明を省略する。図２において上記第１
の実施形態と異なる点は、ディスプレーサロッド４にコ
イルを巻回する代わりにスプリング５を電磁石１８を介
してシリンダ１の底部に固定していることである。この
電磁石１８に制御回路１９から電流を印加することによ
り、前記スプリング５の支持力を変化させて動作中のデ
ィスプレーサ２の共振周波数を変化させる。これによ
り、スターリング冷凍機の駆動周波数とディスプレーサ
２の共振周波数との間にずれが生じた場合やスターリン
グ冷凍機の駆動周波数を変化させる場合でも、前記共振
周波数を前記駆動周波数に容易に一致させることがで
き、ディスプレーサ２とピストン３との位相差を常に最
適値付近で制御することができる。その結果、常時安定
して所望の冷凍性能を得ることができる。

【００２２】＜第３の実施形態＞本発明の第３の実施形
態について図面を参照して説明する。図３は本発明の第
３の実施形態に係るスターリング冷凍機の一例の要部拡
大図である。図３に示すように内部が中空になったピス
トン３の周囲を成す軸方向の端面および側面にはそれぞ
れ弁構造体２０、気体軸受２１が設けられている。これ
らの弁構造体２０、気体軸受２１は前記中空部分に連通
するとともにピストン３の外周面から伸び相対的に小さ
な断面形状を有する円筒状の空洞とピストン３の内周面
から伸び相対的に大きな断面形状を有する円筒状の空洞
とが略中央部で連続的に結合した連通孔２０ａ，２１ａ
と、該連通孔に挿入され前記相対的に小さな断面形状よ
りわずかに大きな外径を有する球体２０ｂ，２１ｂとか
らなり、前記連通孔の開口部を通気性を有するメッシュ
状の金網２０ｃ，２１ｃで覆った構成となっている。

【００２３】以下、このピストンの動作について図３を
参照して説明する。スターリング冷凍機を駆動させる
と、リニアモータ（図示せず）によりピストン３が所定
の周期で往復運動する。このとき、図中の矢印Ａで示す
ようにピストンの軸方向の端面の弁構造体２０からピス
トン３内部へ作動ガスが流入する。そして、この作動ガ
スは矢印Ｂで示すようにピストン３内部の中空部分を通
過してピストン３の側面の気体軸受２１から流出する
（矢印Ｃ）。これにより、ピストン３はシリンダ１の内
周面との間に一定の間隔を保って動作するので、ピスト
ン３がシリンダ１の内周面と接触して摩耗したりするこ
とを防止できる。

【００２４】ところで、弁構造体２０、気体軸受２１を
通過する作動ガスの流量は、これら弁構造体２０、気体
軸受２１の球体２０ｂ，２１ｂの大きさや重量を変える
ことにより調整することができる。例えば、ピストン３
端面の弁構造体２０の球体２０ｂの重さを比較的軽くし
ておくと、作動ガスは矢印Ａの如く一方向からしか弁構
造体２０を通過できず、逆流防止の機能をもつ弁として
作用する。一方、ピストン３側面の気体軸受２１の球体
２１ｂの重さを比較的重くしておくと、ある流速に達す
るまでは作動ガスが前記球体２１ｂを押し上げて連通孔
をふさぐ力よりも前記球体２１ｂの重力が打ち勝つの
で、作動ガスは連通孔の相対的に大きい開口側から気体
軸受２１を通過することができる。よって、上述した作
動ガスの流入・流出のバランスがうまくとれるように弁
構造体２０、気体軸受２１を調整することにより、作動
空間のガス圧の大幅な変動を防止でき、スターリング冷
凍機の冷凍性能の劣化を防ぐことが可能となる。尚、本
実施形態ではピストンに弁構造体や気体軸受を設ける場
合について説明したが、ディスプレーサにこれらを設け
てもよい。この場合は、スターリング冷凍機の冷凍性能
の劣化をさらに効果的に防止できる。

【００２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係るスター
リング冷凍機によると、圧縮空間と膨張空間との間を移
動する作動ガスの流路の圧縮空間側の開口部近くに可動
部材を設け、該可動部材の移動を外部から制御すること
により、前記流路を通過する作動ガスの流量を調節して
圧縮空間内の作動ガスの圧力を常に一定に保つことがで
き、ディスプレーサとピストンとの衝突を容易に防止で
きる。また、スターリング冷凍機の駆動周波数が変化し
て、該駆動周波数で動作するピストンの周期が変化して
も、ディスプレーサの共振周波数を前記駆動周波数に合
わせることできるような機構をディスプレーサに設けた
ことにより、ピストンとディスプレーサとの位相差を常
に一定に維持することができる。その結果、常時安定し
て所望の冷凍性能を得ることができる。

【００２６】また、動作中のピストンやディスプレーサ
の軸方向の端面から作動ガスを流入させ、側面から流出
させるようにこれらピストンやディスプレーサに気体軸
受を設け、作動ガスの流入・流出のバランスがうまくと
れるように前記気体軸受の構造を調整したので、動作中
のピストンやディスプレーサがシリンダの内周面と接触
するのを防げるとともに、圧縮空間と膨張空間を含む作
動空間内のガス圧の大幅な変動を防止でき、スターリン
グ冷凍機の冷凍性能の劣化を防ぐことが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施形態に係るスターリン
グ冷凍機の一例の概略的な断面図である。

【図２】 本発明の第２の実施形態に係るスターリン
グ冷凍機の一例の概略的な断面図である。

【図３】 本発明の第３の実施形態に係るスターリン
グ冷凍機の一例の要部拡大図である。

【図４】 従来のスターリング冷凍機の一例の概略的
な断面図である。

【図５】 そのスターリング冷凍機の要部拡大図であ
る。

【図６】 従来のスターリング冷凍機の他の例の断面
図である。

【符号の説明】

１ シリンダ ２ ディスプレーサ ３ ピストン ４ ディスプレーサロッド ５ スプリング ６ 圧縮空間 ７ 膨張空間 ８ 蓄冷材 ９ 高温側熱交換器 １０ 低温側熱交換器 １１，１２ 気体軸受 １３ 温度センサ １４ 可動部材 １５，１７，１９ 制御回路 １６ コイル １８ 電磁石 ２０ 弁構造体 ２１ 気体軸受

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内部の空間に配設され該空間を
   圧縮空間と膨張空間とに仕切るピストンおよびディスプ
   レーサを所定の位相差をもって往復運動させることによ
   り前記空間内に封入された作動ガスを前記圧縮空間と前
   記膨張空間との間で往復させて冷熱を取り出すスターリ
   ング冷凍機において、 前記圧縮空間と前記膨張空間との間を連通する作動ガス
   の流路の前記圧縮空間近くおよび前記膨張空間近くにそ
   れぞれ配設され作動ガスと熱交換を行う高温側熱交換器
   および低温側熱交換器と、 前記高温側熱交換器および前記低温側熱交換器にそれぞ
   れ取り付けられた温度センサと、 該温度センサにより検出された前記高温側熱交換器の温
   度と前記低温側熱交換器の温度と間の温度差に基づき前
   記圧縮空間内の作動ガスの圧力を制御するガス圧制御手
   段とを有することを特徴とするスターリング冷凍機。
2. 【請求項２】 前記ガス圧制御手段は前記流路の前記圧
   縮空間側の開口部に近接あるいは該開口部から遠ざかる
   ことにより前記流路を通過する作動ガスの流量を調整す
   る可動部材と、該可動部材の動作を制御する制御回路と
   からなることを特徴とする請求項１に記載のスターリン
   グ冷凍機。
3. 【請求項３】 ディスプレーサの共振周波数をスターリ
   ング冷凍機の駆動周波数に合わせるように調整する共振
   周波数調整手段を有することを特徴とする請求項１又は
   請求項２に記載のスターリング冷凍機。
4. 【請求項４】 前記共振周波数調整手段は一端がディス
   プレーサに固定されピストンを貫通するととともに他端
   がスプリングを介してシリンダ底部に接続されたディス
   プレーサロッドに巻回されたコイルと、該コイルにスタ
   ーリング冷凍機の駆動周波数で電流を印加する制御回路
   とからなることを特徴とする請求項３に記載のスターリ
   ング冷凍機。
5. 【請求項５】 前記共振周波数調整手段は一端がディス
   プレーサに固定されピストンを貫通するディスプレーサ
   ロッドの他端とシリンダ底部との間を接続するスプリン
   グの支持力を変化させる電磁石と、該電磁石に電流を印
   加する制御回路とからなることを特徴とする請求項３に
   記載のスターリング冷凍機。
6. 【請求項６】 シリンダ内部の空間に配設され該空間を
   圧縮空間と膨張空間とに仕切るピストンおよびディスプ
   レーサを所定の位相差をもって往復運動させることによ
   り前記空間内に封入された作動ガスを前記圧縮空間と前
   記膨張空間との間で往復させて冷熱を取り出すスターリ
   ング冷凍機において、 前記ピストンおよび前記ディスプレーサの動作時に前記
   ピストンおよび前記ディスプレーサの軸方向の端面から
   前記ピストンおよび前記ディスプレーサ内部へ作動ガス
   を一定量流入させ、前記ピストンおよび前記ディスプレ
   ーサの側面から前記ピストンおよび前記ディスプレーサ
   外部へ前記作動ガスを一定量流出させる気体軸受を前記
   ピストンおよび前記ディスプレーサに設けたことを特徴
   とするスターリング冷凍機。
7. 【請求項７】 前記気体軸受は内部が中空になった前記
   ピストンおよび前記ディスプレーサの周囲を成す壁面に
   設けられ前記中空部分に連通するとともに前記壁面の外
   周部から伸び相対的に小さな断面形状を有する空洞と前
   記壁面の内周部から伸び相対的に大きな断面形状を有す
   る空洞とが前記壁面の略中央部で連続的に結合した連通
   孔と、該連通孔に挿入され前記相対的に小さな断面形状
   を有する空洞の内径よりわずかに大きな外径を有する球
   体とからなり、前記連通孔の開口部を通気性を有する部
   材で覆ったことを特徴とする請求項６に記載のスターリ
   ング冷凍庫。