JP2003287301A - スターリング冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 圧縮ピストンの空回りを規制して容易に組立
てが行えるようにする。 【解決手段】 圧縮ピストンロッド６９の上端にキー溝
８３を形成し、圧縮ピストン６７にはキー挿入溝８４を
形成する。そして、キー溝８３にキー８２を嵌合させて
装着し、この状態で圧縮ピストン６７の挿通孔８５にピ
ストン取付ネジ１０２を挿通して、キー８２をキー挿入
溝８４に挿着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、組立て作業を容易
にしたスターリング冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】スターリング冷凍機は、小型化が可能、
成績係数や冷凍効率が高い、発生する温度範囲が広い、
近年の地球環境問題におけるフロン代替が容易等の多く
の優れた特徴を持っている。

【０００３】このため冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クー
ラー等の業務用又は家庭用の冷熱利用機器を始めとし
て、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショッ
ク試験装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細
胞保存装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置等
のあらゆる産業分野における冷熱利用機器への適用が検
討されている。

【０００４】このようなスターリング冷凍機には、圧縮
シリンダ内を圧縮ピストンが往復運動して作動ガスを圧
縮すると共に、膨張シリンダ内を膨張ピストンが往復運
動して作動ガスを膨張させて冷熱を発生するようになっ
ている。

【０００５】そして、このような圧縮ピストン及び膨張
ピストンは、圧縮ピストンロッドや膨張ピストンロッド
が連結されて、往復動力が伝達されるようになってい
る。

【０００６】なお、圧縮ピストンと圧縮ピストンロッド
との連結構造は、膨張ピストンと膨張ピストンロッドと
の連結構造と同じであるので、以下の説明では圧縮ピス
トンと圧縮ピストンロッドとの連結構造を例に説明す
る。

【０００７】図４は、かかる圧縮ピストンロッドと圧縮
ピストンとの連結構成を示す図である。

【０００８】圧縮ピストンロッド５６９の上端には、ピ
ストン取付ネジ５７２が設けられている。また、圧縮ピ
ストン５６７には、ピストン取付ネジ５７２が挿通する
挿通孔５８５が形成されている。

【０００９】そして、ピストン取付ネジ５７２を挿通孔
５８５に挿通してナット５８１で締めることにより、圧
縮ピストンロッド５６９と圧縮ピストン５６７とを連結
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ン取付ネジ５７２を挿通孔５８５に挿通してナット締め
す際に、その時の締付け力で圧縮ピストン５７６が空回
りするため、これを規制しながらナット締めを行わなけ
ればならず、組立て作業性が悪い問題があった。

【００１１】そこで、本発明は、圧縮ピストンの空回り
を規制して容易に組立てが行えるようにしたスターリン
グ冷凍機を提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１にかかる発明は、シリンダ内を往復運動し
て作動ガスを圧縮／膨張させるピストンと、往復動力を
該ピストンに伝達して当該ピストンを往復運動させるピ
ストンロッドとを備えたスターリング冷凍機において、
ピストンの底面を穿孔して形成された挿通孔と、挿通孔
に挿通する雄ネジ及び該雄ネジに螺合する雌ネジとから
なる連結部材と、該挿通孔に雄ネジを挿通して、該雄ネ
ジと雌ネジとを螺合させることにより、ピストンとピス
トンロッドとを連結させ、その際に当該ピストンが螺合
力により空回りするのを規制する空回規制部とを設け
て、ピストンとピストンロッドとの組立てが容易に行え
るようにしたことを特徴とする。

【００１３】請求項２にかかる発明は、空回規制部が、
ピストンロッドとピストンとを相互に係合させるキー、
リブ又はピンからなることを特徴とする。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図を参照し
て説明する。図１は、スターリング冷凍機１の側断面図
で、当該スターリング冷凍機１は、冷熱を発生する冷熱
発生部３３、該冷熱発生部３３を駆動する駆動装置１１
を主要構成としている。

【００１５】このような、スターリング冷凍機１では作
動ガスとして、ヘリウム、水素、窒素等を利用すること
が可能である。

【００１６】駆動装置１１は、内部がモータ室１３をな
すモータハウジング１２を有し、このモータ室１３にス
テータ１５及びロータ１６からなる正逆回転可能なモー
タ１４が設置されて、モータ軸１７を介して出力され
る。

【００１７】冷熱発生部３３は、駆動装置１１で発生し
た回転動力を往復動力に変換する動力変換部３４、作動
ガスを圧縮する圧縮部６４、作動ガスを膨張させる膨張
部９０、圧縮空間６６と膨張空間９２とを連通させるガ
ス流路１７５に設けられて流動する作動ガスの熱を蓄熱
する蓄熱部１７４、圧縮部６４で圧縮されて温度上昇し
た作動ガスの熱を外部に放熱させる放熱部１９３、膨張
部９０で作動ガスが膨張することにより発生した冷熱を
冷熱利用機器に供給するコールドヘッド部２１９、クラ
ンク空間３６のオイル２４８が圧縮空間６６や膨張空間
９２に侵入しないようにするオイルシール部１４８、背
圧室１５４とクランク空間３６との差圧の発生を抑制す
る圧力調整部１２５等を有している。

【００１８】動力変換部３４は、内部がクランク空間３
６をなすクランクハウジング３５を有し、このクランク
ハウジング３５はモータハウジングトップ１９を介して
モータハウジング１２と接して設けられている。

【００１９】クランクハウジング３５の底部には、動力
変換部３４における摺動部分等を潤滑するオイル２４８
が貯留され、その貯留量はクランクハウジング３５の底
部側に形成されたガラス等の透明部材からなる覗窓５０
により確認できるようになっている。

【００２０】モータハウジングトップ１９の底部側に
は、オイル通路孔２０が形成されてモータ室１３とクラ
ンク空間３６とが連通している。

【００２１】これによりモータ室１３にもオイル２４８
が貯留されると共に、モータ室１３とクランク空間３６
との雰囲気が相互に行き来できるようになっている。

【００２２】モータ軸１７やクランク軸３７は、軸受２
１により回動自在に支持されている。

【００２３】モータハウジング１２及びクランクハウジ
ング３５は、それぞれ蓋で封止されており、これらモー
タハウジング１２、クランクハウジング３５、モータハ
ウジングトップ１９は鋳物により製造されている。

【００２４】従って、モータハウジング１２、クランク
ハウジング３５、モータハウジングトップ１９を一体物
として鋳造することが可能であり、この場合は製造コス
トを下がることができる利点がある。

【００２５】なお、作動ガスとしてヘリウム、水素、窒
素等の大気以外のガスを用いる場合には、後述するクラ
ンク空間、モータ室、バッファタンク内にも、これらの
作動ガスを封入しておくことが好ましい。

【００２６】これは、長時間の運転により、僅かながら
もクランク空間、モータ室、バッファタンク内の雰囲気
が圧縮空間や膨張空間に侵入して、冷凍効率を低下させ
る事態を防止するためである。

【００２７】クランク空間３６には、モータ軸１７と連
結されたクランク軸３７、該クランク軸３７に装着され
た圧縮クランク３８ａ及び膨張クランク３８ｂからなる
クランク３８、一端がクランク３８に連結された圧縮コ
ネクティングロッド４１ａ及び膨張コネクティングロッ
ド４１ｂからなるコネクティングロッド４１、該コネク
ティングロッド４１の他端に連結された圧縮クロスガイ
ドヘッド４４ａ及び膨張クロスガイドヘッド４４ｂから
なるクロスガイドヘッド４４、該クロスガイドヘッド４
４の運動方向を１方向に規制するクロスガイドライナ４
７等が設けられている。

【００２８】なお、圧縮クランク３８ａと膨張クランク
３８ｂとは、クランク軸３７の軸心に対して偏心して設
けられ、かつ、モータ１４の正転時に膨張クランク３８
ｂが圧縮クランク３８ａより略９０度位相が先行して回
転するように設けられている。

【００２９】ここでモータ１４の正転時とは、冷熱を発
生するようなサイクル運転を行うときのモータ１４の回
転方向を言う。

【００３０】このときスターリング冷凍機１において
は、膨張クランク３８ｂと圧縮クランク３８ａとの位相
差に伴い発生する回転アンバランスを抑制するためにバ
ランサ５１が設けられている。

【００３１】クロスガイドライナ４７は、クロスガイド
ヘッド４４が挿入される概略円筒状の穴で、クランクハ
ウジング３５の頂部を穴開加工等して形成されている。

【００３２】これによりクランク３８を介して駆動され
たクロスガイドヘッド４４はクロスガイドライナ４７に
案内されて往復運動するようになる。

【００３３】クランクハウジング３５の上には固定プレ
ート２４３が設けられ、この固定プレート２４３の上に
シリンダハウジング７４が設けられている。

【００３４】このシリンダハウジング７４は、上側シリ
ンダハウジング７４ａと下側シリンダハウジング７４ｂ
とに分割形成されて、下側シリンダハウジング７４ｂ
は、固定プレート２４３を介してクランクハウジング３
５にボルトで固定され、上側シリンダハウジング７４ａ
は下側シリンダハウジング７４ｂにボルトを用いて固定
される。

【００３５】圧縮部６４は、下側シリンダハウジング７
４ｂを穴開して形成された圧縮シリンダ６８、圧縮シリ
ンダ６８内を往復運動する圧縮ピストン６７、一端が圧
縮クロスガイドヘッド４４ａに揺動自在に取付けられる
と共に他端が圧縮ピストン６７に固着されて、これらを
連結する圧縮ピストンロッド６９、該圧縮ピストン６７
の頭部側と圧縮シリンダ６８とで形成された圧縮空間６
６を有している。

【００３６】圧縮ピストン６７の側筒面には、ピストン
リングが装着されて、圧縮空間６６の気密性を保ってい
る。

【００３７】膨張部９０は、下側シリンダハウジング７
４ｂ及び上側シリンダハウジング７４ａを穴開して形成
された膨張シリンダ９７、内部が空洞で膨張シリンダ９
７内を往復運動する膨張ピストン９３、一端が膨張クロ
スガイドヘッド４４ｂに揺動自在に取付けられると共に
他端が膨張ピストン９３に固着されて、このらを連結す
る膨張ピストンロッド１００、該膨張ピストン９３の頭
部側と膨張シリンダ９７とで形成された膨張空間９２を
有して、膨張空間９２の外周部にコールドヘッド部２１
９が形成されている。

【００３８】この膨張シリンダ９７及び膨張ピストン９
３は、それぞれ上下に分割されて、上部膨張シリンダ９
７ａ、下部膨張シリンダ９７ｂ、上部膨張ピストン９３
ａ、下部膨張ピストン９３ｂをなしている。

【００３９】下部膨張シリンダ９７ｂを下側シリンダハ
ウジング７４ｂに装着する際には、下部膨張シリンダ９
７ｂを液体窒素等で冷却して冷やしばめ等の方法で圧入
して装着している。

【００４０】これにより、下部膨張シリンダ９７ｂが下
側シリンダハウジング７４ｂに完全に固定されるために
異常音が発生する等の不都合が防止できる。

【００４１】下部膨張ピストン９３ｂには、ピストンリ
ングが装着されて、膨張空間９２の気密性を保ってい
る。

【００４２】また、下部膨張ピストン９３ｂの上端部と
上部膨張ピストン９３ａの下端部とは、それぞれ螺合さ
せることにより一体化した膨張ピストン９３が形成され
るようになっている。

【００４３】この下側シリンダハウジング７４ｂの材料
として、ＦＣ材やＦＣＤ材等が用いられるが、作動ガス
のリーク防止、製造コストや部材コスト、ピストンリン
グやピストンリングの摺動摩耗特性等の観点からＦＣ３
００が好ましい。

【００４４】また、下部膨張シリンダ９７ｂの材料とし
て一般に鋼材が用いられるが、製造を容易にすると共に
ピストンリングの摺動摩耗特性を改善させる観点から、
ＳＵＳ材が好ましく、特にＳＵＳ３０３、ＳＵＳ３０４
が好ましい。

【００４５】膨張シリンダ９７や圧縮シリンダ６８のシ
リンダ面の表面粗さは、従来は旋盤加工レベルのＲｚ
５．０ミクロン程度であるが、本発明ではこれをＲｚ
３．０ミクロン以下、好ましくはＲｚ１．０ミクロン以
下のレベルにしている。

【００４６】これにより、ピストンリングやピストンリ
ングの摩耗進行度合いを著しく減少させている。

【００４７】上側シリンダハウジング７４ａ及び下側シ
リンダハウジング７４ｂには、膨張空間９２と圧縮空間
６６とを連通させる細管のガス流路１７５が形成されて
いる。

【００４８】なお、下部膨張ピストン９３ｂの下端部を
取囲むように環状溝１０８が形成されて、当該環状溝１
０８にガス流路１７５が繋がり、圧縮空間６６へと連通
している。

【００４９】この環状溝１０８には、背圧室１５４と連
通する微少径の環状溝連通孔１０９が形成されて、背圧
室１５４と環状溝１０８との圧力を均等な圧力にしてい
る。

【００５０】また、上側シリンダハウジング７４ａの下
端部には、ガス流路１７５と連通するように、円筒状の
蓄熱材収納溝１０５が長手方向に形成されて、後述する
蓄熱材１７６が挿入されるようになっている。

【００５１】蓄熱部１７４は、真鍮やステンレス鋼を材
料とするメッシュ状の金属シートのからなる円筒状の蓄
熱材１７６を有し、この蓄熱材１７６が多数積層されて
蓄熱材収納溝１０５に装着される。

【００５２】そして、膨張空間９２で膨張して温度の下
がった作動ガスが、圧縮空間６６に向って流動する際に
は、当該作動ガスの冷熱を貯えて、当該冷熱が圧縮空間
６６から膨張空間９２に流動する作動ガスの冷却に用い
られる。

【００５３】また、圧縮空間６６で圧縮されて温度上昇
した作動ガスが、圧縮空間６６から膨張空間９２に向っ
て流動する際には、当該作動ガスの温熱を貯えて、当該
温熱が膨張空間９２から圧縮空間６６に流動する作動ガ
スの加熱に用いられる。

【００５４】圧縮ピストンロッド６９や膨張ピストンロ
ッド１００の下端側には、クロスガイド側フランジ１０
１が設けられ、上端近傍にはピストン側フランジ１０３
が設けられている。

【００５５】さらに、圧縮ピストンロッド６９や膨張ピ
ストンロッド１００の上端には、ピストン取付ネジ１０
２が設けられると共に、キー溝８３が形成されている。

【００５６】そして、圧縮ピストンロッド６９や膨張ピ
ストンロッド１００は、クロスガイド側フランジ１０１
を用いてクロスガイドヘッド４４に取付けられる。

【００５７】また、ピストン取付ネジ１０２を圧縮ピス
トン６７や膨張ピストン９３に挿通して、ピストン側フ
ランジ１０３に当ててナット８１を締ることにより圧縮
ピストンロッド６９や膨張ピストンロッド１００と連結
される。

【００５８】このときナット８１の締付け力で圧縮ピス
トン６７や膨張ピストン９３が空回りして組立て作業性
を低下させてしまう。

【００５９】そこで本発明では、図２に示すように圧縮
ピストンロッド６９や膨張ピストンロッド１００の上端
にキー溝８３を形成し、圧縮ピストン６７や膨張ピスト
ン９３にはキー挿入溝８４を形成している。

【００６０】図２（ａ）は圧縮ピストンロッド６９の断
面図、図２（ｂ）は圧縮ピストン６７の底面図、図２
（ｃ）はその断面図である。

【００６１】なお、圧縮ピストンロッド６９や膨張ピス
トンロッド１００と圧縮ピストン６７や膨張ピストン９
３とを連結構成は同じであるので、圧縮ピストンロッド
６９と圧縮ピストン６７との連結構成を例に説明する。

【００６２】そして、図３に示す圧縮ピストンロッド６
９と圧縮ピストン６７との連結方法でこれらを組立て
る。

【００６３】先ず、キー溝８３にキー８２を嵌合させて
装着し、この状態で圧縮ピストン６７の挿通孔８５にピ
ストン取付ネジ１０２を挿通して、キー８２をキー挿入
溝８４に挿着する。

【００６４】これにより、圧縮ピストン６７は圧縮ピス
トンロッド６９に対して回転が規制され、ナット締して
も当該圧縮ピストン６７が空回りするようなことが無く
なって、組立て作業が容易になる。

【００６５】なお、上記説明ではキー８２を用いて圧縮
ピストン６７の空回りを規制するようにしたが、本発明
はこれに限定されるものではなく、ピンやリブ等であっ
ても同様の作用効果を得ることが可能である。

【００６６】放熱部１９３は、圧縮部６４で圧縮されて
温度上昇した作動ガスの熱を外部に速やかに放出させる
ことを主目的として設けられたもので、圧縮空間６６や
膨張シリンダ９７を取巻き循環するように形成された冷
却水路１９４が図８及び図９に示すように下側シリンダ
ハウジング７４ｂに形成される共に、下側膨張シリンダ
９７の下端部にフィンを有する放熱器１９５が設けられ
ている。

【００６７】オイルシール部１４８は、固定プレート２
４３と膨張ピストン９３及び圧縮ピストン６７との間に
設けられたオイルシールベローズ１４９、該オイルシー
ルベローズ１４９の上端が溶着されたワッシャ状の上部
取付環、該オイルシールベローズ１４９の下端が溶着さ
れたワッシャ状の下部取付環を有している。

【００６８】このオイルシールベローズ１４９は、金属
材料をプレス加工により一体成形した金属成形ベローズ
や溶接により組み立てた金属溶接ベローズが使用され
る。

【００６９】この上部取付環は、圧縮ピストンロッド６
９や膨張ピストンロッド１００の底部とピストン側フラ
ンジ１０３との間に装着されてピストン取付ネジ１０２
により固定される。

【００７０】この上部取付環は、圧縮ピストンロッド６
９や膨張ピストンロッド１００の底部とピストン側フラ
ンジ１０３との間に装着されてピストン取付ネジ１０２
により固定される。

【００７１】また、下部取付環は、固定プレート２４３
を介して下側シリンダハウジング７４ｂに固定される。

【００７２】これにより背圧室１５４が気密状態とな
り、クランク空間３６からオイル２４８が圧縮空間６６
や膨張空間９２に侵入する不都合が完全に防止できるよ
うになる。

【００７３】背圧室１５４は、圧縮ピストン６７の背圧
側と膨張ピストン９３との背圧側にそれぞれ形成される
が、これらが互いに連通するように背圧室連通孔１５５
が形成されている。

【００７４】ところで、背圧室１５４が気密状態にある
と、膨張ピストン９３や圧縮ピストン６７の往復運動作
により当該背圧室１５４には大きな圧力変動が発生する
と共に、クランク空間３６との間で大きな差圧が発生す
る。

【００７５】そして、背圧室１５４の圧力がクランク空
間３６の圧力より高くなるとオイルシールベローズ１４
９は糸巻ボビン状に絞られ、逆に背圧室１５４の圧力が
クランク空間３６の圧力より低くなると、オイルシール
ベローズ１４９はビヤダル状に膨らむようになる。

【００７６】このような変形が、繰返しオイルシールベ
ローズ１４９に生じて破損しやすくなる。

【００７７】また、背圧室１５４の圧力変動は、膨張ピ
ストン９３や圧縮ピストン６７の往復運動のブレーキと
して作用するので、その分モータ１４の負荷が増えてし
まい冷凍効率が低下する。

【００７８】そこで、このような圧力変動が抑制できる
ように、バッファタンク１２６を備えた圧力調整部１２
５を設けている。

【００７９】この圧力調整部１２５のバッファタンク１
２６は、タンク内の空間を２つの空間に気密に仕切る圧
力調整ベローズ１２７を備えて、一方の空間が背圧側連
通管１２８により背圧室１５４と連通し、他方の空間が
クランク側連通管１３０によりクランク空間３６やモー
タ室１３と連通している。

【００８０】この背圧室１５４に連通する空間を背圧側
バッファ室１２９と記載し、クランク空間３６と連通す
る空間をクランク側バッファ室１３１と記載する。

【００８１】そして、少なくとも背圧側バッファ室１２
９の空間容積は、背圧室１５４の空間容積より十分に大
きくなっている。

【００８２】圧力調整ベローズ１２７は、オイルシール
ベローズ１４９と同様に金属成形ベローズ、金属溶接ベ
ローズを用いることも可能であるが、当該オイルシール
ベローズ１４９におけるほど伸縮量が大きくないこと等
の理由から樹脂やゴム製のベローズを使用することも可
能である。

【００８３】これにより、背圧室１５４の圧力変動が背
圧側バッファ室１２９の圧力変動により自動的に緩和さ
れると共に、圧力調整ベローズ１２７の伸縮により吸収
され、背圧室１５４とクランク空間３６との間で大きな
差圧が発生しないようになり、オイルシールベローズ１
４９の劣化や破壊の防止、スターリング冷凍機１の運転
性能及び耐久性の向上が図られる。

【００８４】コールドヘッド部２１９は、冷却フィン２
２０と、この冷却フィン２２０の先端部分を包むように
設けられたジャケット２２１とから構成されて、冷却フ
ィン２２０とジャケット２２１との間にブライン流路２
２２を形成している。

【００８５】なお、ブラインとして、エチルアルコー
ル、ＨＦＥ、ＰＦＣ、ＰＦＧ、窒素、ヘリウム等が利用
可能である。

【００８６】これにより膨張空間９２で発生した冷熱に
よりブラインは冷却フィン２２０を介して冷却され、冷
熱利用機器に冷熱が供給される。

【００８７】次に、このような構成のスターリング冷凍
機１の動作を説明する。

【００８８】モータ１４が駆動されると、その回転動力
がモータ軸１７を介してクランク軸３７に伝達される。

【００８９】このクランク軸３７にはクランク３８が偏
心して取付けられて、このクランク３８にコネクティン
グロッド４１を介してクロスガイドヘッド４４が連結さ
れているので、回転動力はクロスガイドヘッド４４の往
復動力に変換される。

【００９０】クロスガイドヘッド４４が往復運動する
と、ピストンロッドを介して接続された膨張ピストン９
３と圧縮ピストン６７は往復運動して作動ガスを圧縮、
膨張する。

【００９１】このとき、クランク３８によりオイル２４
８がクロスガイドヘッド４４等に付着するが、オイルシ
ールベローズ１４９によりクランク空間３６と背圧室１
５４とが完全に区画されている。

【００９２】また、背圧室１５４と膨張空間９２との差
圧がバッファタンク１２６により圧力調整されて、これ
らの間で差圧の発生が抑制されているが、このとき圧力
調整ベローズ１２７を用いてバッファタンク１２６を区
画しているので、バッファタンク１２６を介してクラン
ク空間３６等から背圧室１５４にオイル２４８が流入す
ることがない。

【００９３】従って、背圧室１５４にオイル２４８が侵
入して圧縮空間６６や膨張空間９２に侵入することがな
く、冷凍効率の低下が防止できるようになっている。

【００９４】なお、バッファタンク１２６により背圧室
１５４と膨張空間９２との差圧が抑制されるために、モ
ータ１４負荷が低減して冷凍効率の低下が抑制できるよ
うになっている。

【００９５】このようにして膨張ピストン９３と圧縮ピ
ストン６７が往復運動し、膨張ピストン９３が上死点に
近づいて動きが遅くなると、圧縮ピストン６７は中間付
近を上死点に向かって急速に動き、これにより作動ガス
は略断熱圧縮されて温度上昇する。

【００９６】圧縮された作動ガスは、ガス流路１７５を
流れて放熱部１９３に流入し、ここで放熱器１９５を介
して冷却水に放熱して降温する。

【００９７】冷却水に放熱した作動ガスは、蓄熱部１７
４に流入し、蓄熱材１７６を通過する際に当該蓄熱材１
７６に温熱を蓄熱して膨張空間９２に流入する。

【００９８】そして、圧縮ピストン６７は上死点に近づ
き、その速度も遅くなる。

【００９９】すると、膨張ピストン９３は急激に下死点
に向かって動き、これにより膨張空間９２が急激に拡張
して、当該膨張空間９２の作動ガスは断熱膨張して降温
する。

【０１００】これにより、コールドヘッド部２１９の温
度が下がり、冷却フィン２２０を介してブラインが冷却
されて、冷熱が冷熱利用機器に供給される。

【０１０１】膨張ピストン９３が下死点から上死点に移
動する際は、圧縮ピストン６７は中間位置から下死点に
向かって動いており、これにより作動ガスは膨張空間９
２からガス流路１７５を介して圧縮空間６６に流れる。

【０１０２】このとき膨張して温度の下がった作動ガス
は、蓄熱材１７６に冷熱を蓄熱して放熱部１９３を経て
圧縮空間６６に流入して１サイクルが終了する。

【０１０３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ピストンの底面を穿孔して形成された挿通孔と、挿通孔
に挿通する雄ネジ及び該雄ネジに螺合する雌ネジとから
なる連結部材と、該挿通孔に雄ネジを挿通して、該雄ネ
ジと雌ネジとを螺合させることにより、ピストンとピス
トンロッドとを連結させ、その際に当該ピストンが螺合
力により空回りするのを規制する空回規制部とを設けた
ので、ピストンとピストンロッドとの組立てが容易に行
えるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態の説明に適用されるスター
リング冷凍機の側断面図である。

【図２】圧縮ピストンロッドや圧縮ピストンの構成を説
明する図で、（ａ）が圧縮ピストンロッドの断面図、
（ｂ）は圧縮ピストンの底面図、（ｃ）はその断面図で
ある。

【図３】圧縮ピストンロッドや圧縮ピストンの連結方法
を説明する図である。

【図４】課題の説明に適用される圧縮ピストンロッドと
圧縮ピストンとを連結した際の状態を示す図である。

【符号の説明】

１ スターリング冷凍機 ３３ 冷熱発生部 ６７ 圧縮ピストン ６８ 圧縮シリンダ ６９ 圧縮ピストンロッド ８１ ナット ８２ キー ８３ キー溝 ８４ キー挿入溝 ８５ 挿通孔 ９３ｂ 下部膨張ピストン ９３ａ 上部膨張ピストン ９３ 膨張ピストン １００ 膨張ピストンロッド １０２ ピストン取付ネジ

【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月１０日（２００２．７．１
０）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００９

【補正方法】変更

【補正内容】

【０００９】そして、ピストン取付ネジ５７２を挿通孔
５８５に挿通してナット５８１で締めることにより、圧
縮ピストンロッド６９と圧縮ピストン６７とを連結して
いる。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ピスト
ン取付ネジ５７２を挿通孔５８５に挿通してナット締め
す際に、その時の締付け力で圧縮ピストン６７が空回り
するため、これを規制しながらナット締めを行わなけれ
ばならず、組立て作業性が悪い問題があった。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１６】駆動装置１１は、内部がモータ室１３をな
すモータハウジング１２を有し、このモータ室１３にス
テータ１６及びロータ１５からなる正逆回転可能なモー
タ１４が設置されて、モータ軸１７を介して出力され
る。

【手続補正４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３７

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３７】膨張部９０は、下側シリンダハウジング７
４ｂ及び上側シリンダハウジング７４ａを穴開して形成
された膨張シリンダ９７、内部が空洞で膨張シリンダ９
７内を往復運動する膨張ピストン９３、一端が膨張クロ
スガイドヘッド４４ｂに揺動自在に取付けられると共に
他端が膨張ピストン９３に固着されて、これらを連結す
る膨張ピストンロッド１００、該膨張ピストン９３の頭
部側と膨張シリンダ９７とで形成された膨張空間９２を
有して、膨張空間９２の外周部にコールドヘッド部２１
９が形成されている。

【手続補正５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４３】この下側シリンダハウジング７４ｂの材料
として、ＦＣ材やＦＣＤ材等が用いられるが、作動ガス
のリーク防止、製造コストや部材コスト、ピストンリン
グの摺動摩耗特性等の観点からＦＣ３００が好ましい。

【手続補正６】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００５１

【補正方法】変更

【補正内容】

【００５１】蓄熱部１７４は、真鍮やステンレス鋼を材
料とするメッシュ状の金属シートからなる円筒状の蓄熱
材１７６を有し、この蓄熱材１７６が多数積層されて蓄
熱材収納溝１０５に装着される。

【手続補正７】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００６６

【補正方法】変更

【補正内容】

【００６６】放熱部１９３は、圧縮部６４で圧縮されて
温度上昇した作動ガスの熱を外部に速やかに放出させる
ことを主目的として設けられたもので、圧縮空間６６や
膨張シリンダ９７を取巻き循環するように形成された冷
却水路１９４が図１に示すように下側シリンダハウジン
グ７４ｂに形成される共に、下側膨張シリンダ９７の下
端部にフィンを有する放熱器１９５が設けられている。

【手続補正８】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７４】ところで、背圧室１５４が気密状態にある
と、膨張ピストン９３や圧縮ピストン６７の往復運動に
より当該背圧室１５４には大きな圧力変動が発生すると
共に、クランク空間３６との間で大きな差圧が発生す
る。

【手続補正９】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９２】また、背圧室１５４とクランク空間３６と
の差圧がバッファタンク１２６により圧力調整されて、
これらの間で差圧の発生が抑制されているが、このとき
圧力調整ベローズ１２７を用いてバッファタンク１２６
を区画しているので、バッファタンク１２６を介してク
ランク空間３６等から背圧室１５４にオイル２４８が流
入することがない。

【手続補正１０】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９４

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９４】なお、バッファタンク１２６により背圧室
１５４の圧力変動が抑制されるために、モータ１４負荷
が低減して冷凍効率の低下が抑制できるようになってい
る。

【手続補正１１】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ内を往復運動して作動ガスを圧
   縮／膨張させるピストンと、往復動力を該ピストンに伝
   達して当該ピストンを往復運動させるピストンロッドと
   を備えたスターリング冷凍機において、 前記ピストンの底面を穿孔して形成された挿通孔と、 前記挿通孔に挿通する雄ネジ及び該雄ネジに螺合する雌
   ネジとからなる連結部材と、 該挿通孔に前記雄ネジを挿通して、該雄ネジと前記雌ネ
   ジとを螺合させることにより、前記ピストンとピストン
   ロッドとを連結させ、その際に当該ピストンが螺合力に
   より空回りするのを規制する空回規制部とを設けたこと
   を特徴とするスターリング冷凍機。
2. 【請求項２】 前記空回規制部が、前記ピストンロッド
   とピストンとを相互に係合させるキー、リブ又はピンか
   らなることを特徴とする請求項１記載のスターリング冷
   凍機。