JP2003294331A - スターリング冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ピストンリング７０の回転を規制して切断部
７８が揃わないようにする。 【解決手段】 ピストンリング溝７７にリブ７９を形成
し、ピストンリング７０にリブ切欠溝８０を設ける。こ
のとき、複数のピストンリング７０の切断部７８が一直
線状に揃わないようにリブ７９又はリブ切欠溝８０の形
成位置を変える。これにより振動等でピストンリング７
０が回転するのを規制して切断部が揃わないようにす
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、ピストンリングの
切断部を介して作動ガスが流動しないようにしたスター
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
ピストンの側筒面には、ピストンリングが装着されて、
当該ピストンリングが圧縮シリンダや膨張シリンダのシ
リンダ面と当接して摺動するようになっている。

【０００６】これにより、圧縮ピストンや膨張ピストン
の側筒面と圧縮シリンダや膨張シリンダのシリンダ面と
のクリアランスを介して作動ガスが流動しないようにし
ている。

【０００７】なお、ピストンリングの取付け構造は、圧
縮ピストンと膨張ピストンとで同じ構造であるので、以
下の説明においては圧縮ピストンの場合を例に説明す
る。

【０００８】図５は、このようなピストンリング５７０
が装着される圧縮ピストン５６７の側面図を示してい
る。当該圧縮ピストン５６７には、複数のピストンリン
グ溝５７７が形成されている。

【０００９】ピストンリング５７０は、切断部５７８を
持つ概略「Ｃ」形状で、ピストンリング溝５７７に装着
する際に当該ピストンリング５７０を適宜広げて装着で
きるようになっている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなピストンリング５７０を装着して使用していると、
後述するように切断部５７８を介して作動ガスが流動し
てしまい冷凍効率を低下させてしまう問題があった。

【００１１】即ち、ピストンリング５７０を装着する時
は、各ピストンリング５７０の切断部５７８が揃わない
ように切断部５７８の位置を違えて装着している。

【００１２】しかし、このピストンリング５７０はピス
トンリング溝５７７に単に装着されているため、スター
リング冷凍機の運転に伴う振動等により、各ピストンリ
ング５７０がピストンリング溝５７７内で回転して、図
６に示すように切断部５７８が揃ってしまう場合があ
る。

【００１３】このように切断部５７８が揃ってしまと、
作動ガスはこの切断部５７８を介して流動して、圧縮や
膨張された作動ガスがリークしてしまい冷凍効率を低下
させてしまう。

【００１４】そこで、本発明は、ピストンリングの回転
を規制して切断部が揃わないようにして冷凍効率が低下
しない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。

【００１５】

【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、該ピストン
の側筒面に円周に沿って形成された複数のピストン溝
と、該ピストン溝に装着されて、シリンダのシリンダ面
と当接することによりピストンの側筒面とシリンダのシ
リンダ面とのクリアランスを介して作動ガスが流動しな
いようにするピストンリングとを備えたスターリング冷
凍機において、ピストンリングのピストン溝に沿った回
転を規制するリブ又はピンからなるピストンリング回転
防止部材を設けて、振動等によりピストンリングの回転
を規制し、その切断部が揃わないようにして冷凍効率が
低下しないようにしたことを特徴とする。

【００１６】請求項２にかかる発明は、ピストンリング
は、一部が切断された略Ｃ字形状であることを特徴とす
る。

【００１７】

【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の側断面図を
示し、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。

【００１８】なお、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り、この場合はクラン
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。

【００１９】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。

【００２０】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、回転動力はモータ軸１７を介して
出力される。

【００２１】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。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】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。

【００２５】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。

【００２６】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。

【００２７】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。

【００２８】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。

【００２９】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。

【００３０】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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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。

【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】図２に示すように、圧縮ピストン６７及び
下部膨張ピストン９３ｂの側筒面には、ピストンリング
溝７７が形成されて、ピストンリング７０が装着される
ことにより圧縮空間６６や膨張空間９２の気密性を保っ
ている。

【００４２】当該ピストンリング溝７７は、複数設けら
れ（図２では３個）、それぞれにリブ７９が形成されて
いる。

【００４３】またピストンリング７０は、切断部７８を
有した概略「Ｃ」形状に形成され、内周面の一部にリブ
７９が係合するリブ切欠溝８０が設けられて、リブ７９
とリブ切欠溝８０とでピストンリング回転防止部材を形
成している。

【００４４】なお、ピストンリング溝７７に装着される
複数のピストンリング７０は、切断部７８に対して同じ
位置にリブ切欠溝８０が形成された同一仕様品である
が、ピストンリング溝７７に形成されたリブ７９の位置
は等分位置に形成されている。

【００４５】無論、後述する理由から、リブ７９の形成
位置を同じ位置にし、各ピストンリング７０のリブ切欠
溝８０の形成位置を変えても良い。

【００４６】ピストンリング７０の取付は、当該ピスト
ンリング７０を広げてピストンリング溝７７に装着す
る。このとき、リブ７９がリブ切欠溝８０に係合させ
る。

【００４７】これによりスターリング冷凍機１の運転に
伴う振動等によりピストンリング７０が回転したりする
ことが無くなり、複数のピストンリング７０における切
断部７８が一直線に揃ってリークパスを形成することが
防止できる。

【００４８】なお、本発明はかかるリブ７９及びリブ切
欠溝８０に限定されるものではなく、図３や図４に示す
ような構成であっても良い。

【００４９】図３に示す構成は、図２と同様にピストン
リング溝７７にリブ８１が形成され、ピストンリング７
０にリブ切欠溝８０が形成された構成であるが、図２に
示すリブ切欠溝８０はピストンリング７０の内側高さ方
向に沿って形成されているのに対し、図３に示すリブ切
欠溝８２は厚み方向に形成されている点が異なってい
る。

【００５０】また図４に示す構成は、リブ７９をピン８
３により構成し、リブ切欠溝８０をピン穴８４にしたも
のである。

【００５１】いずれの構成においても、ピストンリング
７０の回転を規制することが可能で、複数のピストンリ
ング７０における切断部７８が一直線に揃ってリークパ
スを形成することが防止できる。

【００５２】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の下端部とを螺合させることに
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。

【００５３】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７０の摺動摩耗特性等の観点からＦＣ３００が好まし
い。

【００５４】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。

【００５５】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。

【００５６】これにより、ピストンリング７０の摩耗進
行度合いを著しく減少させている。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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。

【００６３】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。

【００６４】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、上端にはピストン取付ネジ１０２が設け
られ、さらに上端近傍にはピストン側フランジ１０３が
設けられている。

【００６５】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。

【００６６】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に当ててナット締す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。

【００６７】なお、膨張ピストン９３と膨張ピストンロ
ッド１００との連結に際して、当該膨張ピストン９３の
連結位置を調整するためにスペーサ１５３が用いられて
いる。

【００６８】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が下側シリンダハウジング７４ｂに形成さ
れる共に、下部膨張シリンダ９７ｂの下端部にフィンを
有する放熱器１９５が設けられている。

【００６９】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。

【００７０】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。

【００７１】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。

【００７２】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。

【００７３】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。

【００７４】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。

【００７５】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。

【００７６】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。

【００７７】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。

【００７８】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。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】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。

【００８３】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。

【００８４】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。

【００８５】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。

【００８６】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。

【００８７】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。

【００８８】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。

【００８９】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。

【００９０】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。

【００９１】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。

【００９２】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。

【００９３】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。

【００９４】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。

【００９５】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。

【００９６】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。

【００９７】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。

【００９８】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。

【００９９】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。

【０１００】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。

【０１０１】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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ピ
ストンリングの回転を規制できるようにリブ又はピンか
らなるピストンリング回転防止部材を設けたので、振動
等によりピストンリングが回転して、その切断部が揃う
ことがなくなり冷凍効率の低下を防止することが可能に
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】ピストンリングの取付構造を説明する図で、
（ａ）はピストンリングの上面図、（ｂ）はその側面
図、（ｃ）はピストンリングの上面図、（ｅ）はその側
面図である。

【図３】図２に代るピストンリングの取付構造を説明す
る図である。

【図４】図２に代るピストンリングの取付構造を説明す
る図である。

【図５】従来の技術の説明に適用されるピストンリング
の取付構造を説明する図で、（ａ）はピストンリングの
上面図、（ｂ）はその側面図、（ｃ）はピストンリング
の上面図、（ｅ）はその側面図である。

【図６】発明の課題を説明する図である。

【符号の説明】

１ スターリング冷凍機 １４ モータ ３８ クランク ６６ 圧縮空間 ６７ 圧縮ピストン ６８ 圧縮シリンダ ７０ ピストンリング ７７ ピストンリング溝 ７８ 切断部 ７９，８１ リブ ８０，８２ リブ切欠溝 ８３ ピン ８４ ピン穴 ９２ 膨張空間 ９３ 膨張ピストン ９７ 膨張シリンダ ２１９ コールドヘッド部

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【手続補正書】

【提出日】平成１４年７月９日（２００２．７．９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００１３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００１３】このように切断部５７８が揃ってしまう
と、作動ガスはこの切断部５７８を介して流動して、圧
縮や膨張された作動ガスがリークしてしまい冷凍効率を
低下させてしまう。

【手続補正２】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００２０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００２０】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、回転動力はモータ軸１７を介して
出力される。

【手続補正３】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００７５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００７５】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４】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９３

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９３】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５】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００９５

【補正方法】変更

【補正内容】

【００９５】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６】

【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】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中崎 五夫 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井上 貴至 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 對比地 亮佑 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内

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、該ピストンの側筒面に円周
   に沿って形成された複数のピストン溝と、該ピストン溝
   に装着されて、前記シリンダのシリンダ面と当接するこ
   とにより前記ピストンの側筒面と前記シリンダのシリン
   ダ面とのクリアランスを介して作動ガスが流動しないよ
   うにするピストンリングとを備えたスターリング冷凍機
   において、 前記ピストンリングの前記ピストン溝に沿った回転を規
   制するリブ又はピンからなるピストンリング回転防止部
   材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】 前記ピストンリングは、一部が切断され
   た略Ｃ字形状であ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。