JPH01142366A - スターリング冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、理想的には二つの等容行程と二つ等温行程か
ら成るスターリングサイクルを二つ組み合せて超低振動
化、信頼性の向上を目的としたスターリング冷凍機の構
造に関するものである。

従来の技術 スターリングサイクルを応用した冷凍機は、作動ガスの
圧縮部と冷却部とをパイプ等で連結し、作動空間に作動
ガスとしてのヘリウム、ガスを詰める構成を基本的に有
し、路次の作動を行う。冷却部のシリンダ内を上下動す
るディスプレーサ内に、たとえば、ステンレス鋼のメツ
シュを積み重ねた蓄冷器（リゼネレータ）を組み込み、
冷却部の周囲を十分に冷却した状態で、圧縮部のピスト
ンを電動モータにより回転するクランクシャフトで押し
て作動ガスを全体的に圧縮し等温圧縮工程を得る。次に
、ディスプレーサを、電動モータにより回転するクラン
クシャフトで上昇させ、蓄冷器を介して下方の室に作動
ガスを通し、ディスプレーサの下向きの動きと同時に、
圧縮部のピストンを戻し、作動ガスを等温膨張させる。

このガスの等温膨張によってディスプレーサの下方の室
の作動ガスが蓄冷器を下から上へと吹抜け、蓄冷器の下
部を少し冷やす。このようなサイクルを続けると、蓄冷
器の上部が温かく下部が冷たい温度分布が生じる。この
結果、ディスプレーサが上昇工程に入ると、作動ガスは
熱を蓄冷器に奪われながら下方に移動し、ディスプレー
サが下降工程に入ると、作動ガスは蓄冷器から熱を奪っ
て上方へ移動する。

こうして冷却部の下部が極低温となる。

このような基本的構造と作用を有するスターリングサイ
クル冷凍機は、赤外線カメラ用撮像素子の冷却、タライ
オンポンプ、電子顕微鏡用試料の冷却、高温超電導材料
の実験装置等多方面に利用されるに至っている。

本発明が解決しようとする問題点 スターリング冷凍機は、圧縮部のピストンと、冷却部の
ディスプレーサとをクランクシャフトで作動させるので
、振動は避けられない。撮像素子は冷却部の先端に取付
けるが、この冷却部が振動すると素子も動き、鮮明な画
像が得られない。

そこで、圧縮部と冷却部との動力源を別離させる分離型
が提案されている。この分離型では、圧縮部のピストン
をクランクシャフトで動かし、蓄冷器を内包するディス
プレーサをスプリングと組合せ、ディスプレーサの動き
が、自由に動けるディスプレーサの質量、スプリング定
数、作動ガス圧力の脈動によって決められる共振運動と
させている。

しかしながら、理論的には可能なデイスプレー′すの共
振運動も、実用上は理想的な共振運動が得られず、冷凍
機の効率を下げている。

スターリング冷凍機の別の問題は寿命である。

スターリングサイクル冷凍機は作動ガスとして、ヘリウ
ムガスを用いるが、このヘリウムガスに、潤滑用オイル
、樹脂製リングの摩耗粉、或いは、グリース等の有機物
の気化ガスが混入し、この混入物が、蓄冷器の低温部で
凝結して固体となり蓄冷器を詰らせ、又、ディスプレー
サとシリンダとの間で凝結し、ディスプレーサの往復動
の応答性を悪くしている。このため、スターリングサイ
クル冷凍機の寿命は他の冷凍機に比し長いものでない。

それ故に、本発明は、これらの欠点を除く為、単純なピ
ストン駆動機構により機械的な動バランスを向上させ同
時に、低重心にして超低振動を実現すると同時に、油の
流体部への混入を、柔軟な油シール材を用いて機械的に
、さらにこれを用いることにより形成されるバッファー
空間の流体の圧力調整、並びにこの空間の流体純度を精
製器の使用と三つの技術併用によって防止し、信頼性の
高いスターリング冷凍機の提供を特徴とする特許を、解
決すべき問題点とする。

問題点を解決するための手段とその作用スターリング冷
凍機において振動発生の因子の殆どは、所要動力の９０
パ一セント以上を流体圧縮のために消費する圧縮ピスト
ンの駆動機構と、スターリングサイクル特有の流体の圧
力変動からに因っている。従ってこれを改善するため本
発明では、冷凍機構造において流体の圧縮仕事を行う位
置を四つに分散化し、且つ動バランスを向上させるため
、圧縮ピストン４本を水平対向型に配置し、そのうちの
２本づつを特殊なりランクピンを使用して同位相で駆動
し、二つの圧縮ピストンの仕事によりクランク軸に掛か
る力がクランク軸中心で相殺するようにして振動の発生
を防ぐ構造とした。またスターリングサイクルの作動流
体の圧力変動幅が約２のため二つのスターリングサイク
ルを複合化してクランクシャフトに掛かる一回転当たり
のトルク変動を平滑化した。これらにより超低振動化を
達成した。

信頼性の向上は、クランクケース内よりの油や油の分解
生成ガスその他が、流体通路に入るのを防ぐため、ベロ
ーズ等の弾性体を用いて膨張ピストン又はディスプレー
サ２本、と圧縮ピストン４本のピストンロッド部で油シ
ールに用いると同時に、ピストン群の下部とクランクケ
ース内との間にバッファー空間を形成させ、且つこの空
間内での流体の膨張−圧縮に因っての動力損失と共に、
クランクケース内より油、その他を吸引しないようそれ
ぞれのバッファー空間を流体配管で連結して圧力変動が
殆ど起きないような機器構成にしたことと、常にこの空
間内へ出入りする流体に純度が高く維持されるよう油分
離器、弁その他を内包する精製器を介してクランクビン
ケース内と連結したことである。

〔実施例〕

第１図、第２図にもとづき、第１図の左側の図（第２図
のＡ−Ａ断面に相当）を説明する。

水平対向型に配された圧縮シリンダ２０ａ、２１ａ内に
往復動可能に配置された圧縮ピストンＬａ、２ａは、そ
れぞれロッド４ａ、５ａを介してガイ１ピストン７ａ、
８ａに結合され、ガイドピストン７ａ、８ａをそれぞれ
ピストンピン１０ａ、ｌｌａ、二股コネクティングロッ
ド１３ａ複合コネクティングロッド１４ａ、軸受５１ａ
、５２ａを介し、クランクシャフト３７に連結する。

二股コネクティングロッド１３ａの二股部は、第２図に
示すように軸受５１ａを介−し前記クランクシャフト３
７の二箇所に連接されており、複合コネクティングロッ
ド１４ａは、軸受５２ａを介し、二股コネクティングロ
ッド１３ａの二股のほぼ中間位置のクランクシャフト３
７に連接せしめである。二股コネクティングロッド１３
ａの二股は、第２図に示すように、ガイドピストン７ａ
の中心軸より同一の長さ（Ｌ）になるようにしである。

圧縮ピストン１ａ、２ａは互に同位相、同一ストローク
で往復動作する。前記圧縮ピストン１ａと２ａの中心軸
は一致している。

垂直に配置されたディスプレーサ３ａは、ロッド６　ａ
　’−、ガイドピストン９　ａ　％ピストンピン１２ａ
１コネクティングロッド１５ａを介し、複合コネクティ
ングロッド１４ａに接合せしめであるピン１６ａに揺動
可能に連接している。複合コネクティングロッド１４ａ
の機能はディスプレーサ３ａと水平に往復動する圧縮ピ
ストン２ａとをクランクシャフト３７に連接することで
ある。

第３図は前述した二股コネクティングロッド１３ａ、複
合コネクティングロッド１４ａ、コネクティングロッド
１５ａと前記クランクシャフト３７の接合を立体図で示
したものである。

圧縮空間２３ａ、２４ａは、それぞれ、順次に流路２６
ａ、３１ａ、放熱器２７ａ、３２ａ１流路３５ａ、３６
ａ、蓄冷器２８ａ、　３３ａ、コールドヘッド２９ａ、
３４ａ流路３０ａを通って膨張空間２５ａに連通してい
る。流路３６ａは、流路４０ａを通って空間３９ａに通
じている。このような場合ピストン３ａをディスプレー
サと称する。

ロッド４ａ、５ａ、６ａと圧縮シリンダー２０ａ、２１
ａ、膨張シリンダー２２ａとの間には、それぞれダイヤ
フラムあるいはベローズ等の非透過性の弾性体４１ａ、
４２ａ、４３ａが設けてあり、非透過性の弾性体４１ａ
、４２ａ、４３ａによって、バッファ空間４４ａ、４５
ａ、４６ａとクランク室４７とは隔離されている。バッ
ファ空間４４ａ、４５ａ、４６ａは、それぞれ油分離器
４８．４９．５０を通ってクランク室４７ａに連通して
いる。

バッファ空間４４ａ、４５ａ、４６ａは、それぞれ非透
過性の弾性体４１ａによってクランク室４７と分離され
ている。前記バッファ空間４６ａと空間３９ａはロッド
シール５３ａによって分離されている。

第１図、第２図にもとづき、第１図の右側の図（第２図
のＢ−Ｂ断面に相当）を説明する。

水平対向に配された圧縮シリンダ２Ｑｂ、２１ｂ内に往
復動可能に配置された圧縮ピストン１ｂ、２ｂは、それ
ぞれロッド４ｂ、５ｂを介してガイド゛ピストン７ｂ、
８ｂに結合され、ガイドピストン７ｂ、８ｂを、それぞ
れピストンピン１０ｂ、１１ｂ、二股コネクティングロ
ッド１３ｂ複合コネクティングロッド１４ｂ１軸受５１
ｂ、５２ｂを介し、クランクシャフト３７に連結する。

二股コネクティングロッド１３ｂの二股部は、第２図に
示すように軸受５１ｂを介し前記クランクシャフト３７
の三箇所に連接されており、複合コネクティングロッド
１４ｂは、軸受５２ｂを介し、二股コネクティングロッ
ド１３ｂの二股のほぼ中間位置のクランクシャフト３７
に連接せしめである。

二股コネクティングロッド１３ｂの二股は、第２図に示
すようにガイ「ピストン７ｂの中心軸より同一の長さ（
Ｌ）になるようにしである。圧縮ピストンｌｂ、２ｂは
互に同位相、同一ストローク。

で往復動作する。前記圧縮ピストン１ｂと２ｂの中心軸
は一致している。

垂直に配置されたディスプレーサ３ｂは、ロッド６ｂ、
ガイドピストン９ｂ、ピストンピン１２ｂ１コネクテイ
ングロツド１５ｂを介し、複合コネクティングロッド１
４ｂに接合せしめであるピン１６ｂに揺動可能に連接し
ている。複合コネクティングロッド１４ｂの機能はディ
スプレーサ３ｂと水平に往復動する圧縮ピストン２ｂと
をクランクシャフト３７に連接することである。

第３図は前述した二股コネクティングロッド１３ｂ、複
合コネクティングロッド１４ｂ１コネクテイングロツド
１５ｂと前記クランクシャフト３７の接合を立体図で示
したものである。

圧縮空間２３ｂ、２４ｂは、それぞれ、順次に流路２６
ｂ、３１ｂ、放熱器２７ｂ、３２ｂ、流路３５ｂ、３６
ｂ、蓄冷器２８ｂ、３３ｂ、コールドヘッド２９ｂ、３
４ｂ流路３０ｂを通って膨張空間２５ｂに連通している
。流路３６ｂは、流路４０ｂを通って空間３９ｂに通じ
ている。このような場合ピストン３０ｂをディスプレー
サと称する。

ロッド４ｂ、５ｂ、６ｂと圧縮シリンダー２０ｂ、２１
ｂ１膨張シリンダー２２ｂとの間には、それぞれダイヤ
フラムあるいはベローズ等の非透過性の弾性体４１ｂ、
４２ｂ、４３ｂが設けてあり、非透過性の弾性体４１ｂ
、４２ｂ、４３ｂによって、バッファ空間４４ｂ、４５
ｂ、４６ｂとクランク室、４７とは隔離されている。バ
ッファ空間４４ｂ、４５ｂ、４６ｂは、それぞれ油分離
器４８．４９．５０を通ってクランク室４７に連通して
いる。

バッファ空間４４ｂ、４５ｂ、４６ｂは、それぞれ非透
過性の弾性体４１ｂ、４２ｂ、４３ｂによってクランク
室４７と分離されている。バッファ空間４６ｂと空間３
９ｂはロッドシール５３ｂによって分離されている。

ディスプレーサ３ａと３ｂの動きは１８０度位相がずれ
ている。冷凍機の場合、クランクシャフト３７に図示し
ない電動機が接続せしめてあり、矢印Ｃの方向に回転し
ているので、ディスプレーサ３ａ、３ｂは、それぞれ圧
縮ピストンｌａ、２ａと１ｂ、２ｂより位相が９０度進
んで上下運動を行う。

冷凍発生の理想的なサイクル過程は、初めに圧縮ピスト
ン１ａ、２ａ　（ｌｂ、２ｂ）によって作動流体（ヘリ
ウム、水素等）は、流路２６ａ１３１ａ（２６ｂ、３１
ｂ）を通って放熱器２７ａ、３２ａ　（２７ｂ、３２ｂ
）で放熱し等温的に圧縮される。二番目の過程は作動流
体が蓄冷器２８ａ、３３　ａ　（２８ｂ、３３ｂ）で冷
却され、温度低下しながらコールドステーション２９ａ
、３４ａ（２９ｂ、３４ｂ）　、流路３０ａを通って膨
張空間２２ａ（２２ｂ）に等容的にはいる。次にディス
プレーサ３ａ（３ｂ）（膨張ピストンで使用する場合も
ある）の下降によって等温的に膨張仕事をし冷凍を発生
する。最後に作動流体はディスプＬ／−サ３　ａ　　（
３ｂ）が上昇することによりコールドステージ！ｌ　ン
２９　ａ、　３４　ａ　　（２９ｂ、　３４　ｂ）蓄冷
器２８ａ、３３ａ　（２８ｂ、３３ｂ）　、放熱器２７
　ａ、　３２　ａ　（２７ｂ、　３２　ｂ）を通り圧縮
空間２３ａ、２４ａ　（２３ｂ、２４ｂ）に等容的に戻
す−サイクルが終わる。

通常の多気筒型スターリング冷凍機の機械振動の発生は
、圧縮ピストンが圧縮仕事を行う時クランク軸にそれぞ
れの圧縮ピストンの力が単独で、然も偏心して掛かるた
め最大になるはずである。

しかし本発明のピストンピン駆動機構では、第２図の平
面図で明らかなように、同じ直径にして同じストローク
の圧縮ピストン１ａと２ａのそれぞれの軸中心が、ピス
トンロッド４ａ、５ａ、ガイドピストン７ａ、３ａ、ピ
ストンピン１０ａ。

１１ａ、二股コネクティングロッド１３ａ１複合コネク
ティングロッド１４ａ１軸受５１ａ、５２ａをクランク
シャフト３７を介して一致しており、二つのピストンが
外向きに流体を圧縮するとき、はぼ同じ大きさの力がク
ランク軸中心に掛かり相殺されて振動は殆ど発生しない
。他の圧縮ピストンｌｂ、２ｂも同様である。

膨張空間２５ａと空間３９ａの圧力はほぼ等しいので、
ディスプレーサ３ａに作用する力は、ロッド６ａの断面
積に膨張空間２５ａの圧力とクランク室４７の圧力の差
を掛けた値である。

ディスプレーサ３ａからの力は圧縮ピストンに比べて非
常に僅かであるから機械損失は殆どないのに等しい。更
にその駆動が圧縮ピストン２ａと同じくコーンロッド１
５ａ、ピン１６ａを介してクランク軸中心に集中してお
り、またディスプレーサ自身が無仕事なため振動発生の
要因とはならない。

本発明では、冷凍機としてのピストン駆動機構が単純な
がら振動発生が極度に低く、然もニス筒にすることによ
リーサイクル当たりの作動圧の変動によるトルク変動が
平滑化され、機械効率が高く超低振動、低騒音の冷凍機
が提供可能となった。

通常のニス筒型スターリング冷凍機の機関振動は、回転
数毎分５００回でコールドヘッド部で１５ミクロン程度
の縦振動を発生するが、本発明のスターリング冷凍機で
は４ミクロン以下である。

次に流体の高純度維持の方法について述べる。

第１図、第２図において圧縮空間２３ａ、２４ａ、２３
ｂ、２４ｂには、作動流体がクランク室４７より図示し
ない情製器、弁等を介して圧力調整され高純度で供給さ
れるが、運転時にはクランク室４７のクランク機構の潤
滑油がピストンロッド４ａ、５ａ、６ａ、４ｂ、５ｂ、
６ｂを伝わって入り易い。若し混入すると、低温部で凝
縮して運転停止事故となる。微量が入っても蓄冷器や熱
交換器でも熱交換効率の低下から冷凍発生出力が極度に
低下する。

本発明ではこれを防止するためクランク室４７と圧縮ピ
ストン及びデイスプレーの下部との間にダイアフラム（
金属薄膜、ゴム、複合材等よりなる非透過性の弾性体、
形状はベローズ等でも可能）４１ａ、４２ａ、４３ａ、
４１ｂ、４２ｂ、４３ｈを設置して油の作動流体への混
入を防ぐと同時にバッファー空間４４ａ、４５ａ、４６
ａ、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂを形成させ、更にこれらの
空間で膨張及び圧縮ピストンの往復動で空間容積の変動
による流体の圧縮及び膨張による損失を防ぐため例えば
、バッファー空間４４ａ、４５ａ、４６ａと容積変化が
１８０度位相の異なるバッファー空間４４ｂ、４５ｂ、
４６ｂとを流体配管５３．５４．５５で接続して双方で
の容積が変わらないようにした。更にこの空間とクラン
ク室４７とは作動流体を精製するための油分離器、弁等
を内包する油分離器４８．４９．５０を介在させて連結
して空間内の作動流体を精製して常に高純度で維持する
と同時に圧力調整をするようにした。

以上の方法により各ピストンの背圧は常にクランクケー
ス内の流体圧力とほぼ同一となって各ピストンが安定に
往復動じ、冷凍機として機械振動や騒音も殆どなくなり
、また油混入による機関停止事故も無くなった。

次に本発明のスターリング冷凍機において、二つのスタ
ーリングサイクルのそれぞれの蓄冷器の膨張空間に近い
部分を並列に接合して冷凍温度の異なるコールドステー
ションを二ケ所として異なる冷凍温度を発生させるよう
にした実施例を第４図にあげる。

説明は第４図の左側を主とする。

同位相で駆動され第１図に示した二つの圧縮ピストンと
同じ働きをする圧縮ピストン１０１ａ、１０２ａより圧
縮され放熱器１２７ａ、１３２ａで冷却され流体は、配
管１５６ａで合線し、金属金網、金属や化合物の無数の
小球が詰められた凸型形状の蓄冷器の太い部分１２８ａ
に入り冷却されて絶対温度で凡そＬＯＯＫとなり、１８
０度位相の異なる他のサイクルの凸型蓄冷器１２８ｂの
冷端部と接合され冷凍回収部とされた第一コールドステ
ーション１５７より一部の流体が配管１３０ａで凸型膨
張ピストン１０３ａの第一膨張空間１２５ａに入り膨張
し冷凍発生する。他の流体は、第一コールドステーショ
ン１５７の内部を通り、凸型蓄冷器の小径部１５８ａで
冷却され他のサイクルの凸型蓄冷器１５８ｂの最冷端部
と接合され第二コールドステーション１５９から配管１
６０ａより凸型膨張ピストン１０３ａにより形成される
第二膨張空間１６１ａに１５に程度となって入り膨張し
更に温度が下げられる。冷凍発生は右側も同様で二つの
圧縮ピストン１０１ｂ、１０２ｂによりの流体は放熱器
１２７ａ、１３２ｂより冷却され合流して配管１５６ｂ
より凸型蓄冷器１２８ｂより第−及び第二膨張空間１２
５ｂ、１６１ｂに入り膨張して低温となる。

本発明での二つの凸型の膨張ピストン及び蓄冷器、並び
に二つの蓄冷器の冷端部と最冷端部を接合し二つのコー
ルドステーションとした効果は、凸型形状の細い部分と
太い部分の直径をそれぞれ変えることにより膨張空間で
の流体の仕事量比が変わるので二つのコールドステーシ
ョン１５７．１５９での冷凍出力が任意に変えられる事
と、単気筒とは異なり二つのサイクルで、然もそれぞれ
ほぼ同じ低温度となる二つの蓄冷器の冷端部並びに最冷
端部をそれぞれ接合したためコールドステーションでの
冷凍温度が均一となって温度振動のない安定な冷凍出力
温度が提供出来るようになったことである。従って温度
振動を防ぐ為の対策を１２８ｂと１５８ａ、１５８ｂを
二つの凸型膨張ピストン１０３ａ、１０３ｂに内包させ
て凸型ディスプレーサ２０３ａ、２０３ｂとし、放熱器
後の流体を配管２３５　ａ、　２３６　ａと２３５　ｂ
。

２３６ｂから空間１４６ａ、１４６ｂに入れ、更に流路
口２６２ａ、２６２ｂより凸型蓄冷器２２８ａ、２２８
ｂ並びに、２５８ａ、２５８ｂより第一膨張空間２２５
ａ、２２５ｂと第二膨張空間２６１ａ、２６１ｂに入れ
膨張させコールドステーション２５９ａ、２５９ｂから
の冷凍をスターリング冷凍機内の流体とは系を異にする
他の流体を冷却させることで回収させる流路系並５奮造
の実施例である。

この実施例では、それぞれのコールドステージジンでの
温度が多少異なっても単に流体を冷却するという用途で
ある。この場合での配管系は非常に単純化され配管が殆
ど無くなり、死容積がないことからも効率は大幅に向上
する。

効果 本発明の効果を再度整理すると、水平対向型に配置され
同直径で同ストロークで然も同位相で動作する二つの圧
縮ピストンは、その一つのピストンのロンドを、複合コ
ネクティングロッドにして鉛直の膨張ピストン又はディ
スプレーサを往復動させるピストン駆動機構に結合させ
ることにより、水平対向型のシリンダ内にクランクシャ
フトに対し対称な位置に配されるので、機械としての可
動重量のバランスが良く、外部の他の装置との取付けの
方向性の自由度が増し、更に、機械加工上のピロセスが
対称位置の穴あけや切削などになるため、非対称のもの
と比較して容易になりうるという副次的効果がある。従
って組立ても容易となって低価格で、低重心型の超低振
動スターリング機関機が提供できる。

尚、本発明の一組のスターリング機関における二つの水
平対向型のピストンの配置構成は水平対向型に限らず二
つの圧縮ピストンの対向角度１８０度以下でも効果は大
である。

また本発明のスターリング機関の構造は、ニス筒に限ら
ずより多気筒化させることにより更にクランクシャフト
まわりの可動質量のバランスが改善され振動がより低減
することは明らかである。

膨張及び圧縮ピストンとガイドピストンとの間。にダイ
アフラム等の流体への油温人材を用いたので機関停止事
故がなくなった。更に精製器を用いたので流体は常時高
純度で維持され、膨張及び圧縮ピストンの背圧がクラン
クケース内と同一となって安定動作し、信頬性は高く冷
凍時の温度振動が殆どなく、しかも超低振動、低床型ス
ターリング機関を提供できるようになった。

二つのスターリングサイクルの組合わせからなる為、冷
凍温度の温度振動が殆どな（、また冷却目的に応じての
機器構成、構造のバリエイジョンが豊富であり然も高性
能のスターリング冷凍機が提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図に鉛直に配置されて上下動作をする膨張ピストン
又はディスプレーサ２本と水平対向型に配置された圧縮
ピストン４本の側面図、第２図は水平対向型に配置され
た４本の圧縮ピストンの平面図、第３図にピストン群の
駆動系であるクランク軸と複合コネクティングロッド、
二股コネクティングロッドの組付いた透視図、第４図は
、膨張ピストン型のスターリング冷凍機で、蓄冷器の膨
張空間に近い部分を並列に接合して冷凍温度のコールド
ステーションを二ケ所として異なる冷凍温度を発生させ
るようにした実施例を示す側面図、および第５図はディ
スプレーサ型のスターリング冷凍機で、ディスプレーサ
の中に蓄冷器を設けた実施例を示す側面図である。 図中： １ａ、２ａ、１ｂ、２　ｂ　・・・圧縮ピストン３ａ、
２０３ａ、３ｂ、２０３　ｂ　・・・ディスプレーサ １３ａ、１３ｂ・・・二股コネクティングロッド１４ａ
、１４ｂ・・・複合コネクティングロッド１６ａ・・・
ピン ２７ａ、３２ａ、２７ｂ、３２ｂ−・・放熱器１２７ａ
、１３２ａ。 １２７ｂ、１３２ｂ・・・放熱器 ２８ａ、３３ａ、２８ｂ、３３ｂ・・・蓄冷器１２８ａ
、１５８ａ。 １２８ｂ、１５８ｂ・・・蓄冷器 ２０３　ａ、　２５８　ａ。 ２０３ｂ、２５８ｂ・・・蓄冷器 ４４ａ、４５ａ、４６ａ。 ４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ・・・バッファ空間４７・・・
クランク室 ４８．４９．５０・・・油分離器 ５１ａ、５２ａ、５１ｂ、５２ｂ・・−軸受１５７．１
５９・・・コールドステーション１０３ａ、１０３ｂ・
・・膨張ピストン１０１３　％　１０２　ａ　１ １０１ｂ、１０２ｂ・・・圧縮ピストン４１　ａ　１４
２　ａ　％　４３　ａ　。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）複数個の膨張ピストン又はディスプレーサ、膨張ピ
   ストンの倍数の圧縮ピストン並びに多数の蓄冷器及び放
   熱器等から構成されるスターリング機関において、圧縮
   ピストンの内、２本づつの圧縮ピストンを水平対向型に
   配置して容積可変を同位相で他の２本とは１８０度の位
   相差で行い、更に膨張ピストン又はディスプレーサを鉛
   直に配置し、それぞれの容積可変を１８０度位相差で行
   うような構造としたことを特徴とするスターリング冷凍
   機。 ２）鉛直に配置される膨張ピストン又はディスプレーサ
   の駆動を水平に往復動する１本の圧縮ピストンのクラン
   クシャフトに結合する複合コネクティングロッドにピン
   を介し、接続して行い、他の水平に往復動する圧縮ピス
   トンのコネクティングロッドを二股状し、二股コネクテ
   ィングロッドの二股部を２つの軸受を介しクランクシャ
   フトに接続し、さらに、前記圧縮ピストンと膨張ピスト
   ン又はディスプレーサとを結合する複合コネクティング
   ロッドを、軸受を用い二股コネクティングロッドの二股
   部の間のクランクシャフト部に結合して駆動するような
   構造で、膨張ピストン又はディスプレーサと圧縮ピスト
   ンを駆動するような構造としたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項のスターリング冷凍機。 ３）それぞれ二つの蓄冷器の冷端部を接合して一体化し
   一つ、又は一つ以上の冷凍温度の異なるコールドステイ
   ションを持つような複合型蓄冷器構造を使用したことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項のスターリング冷凍機
   。 ４）それぞれ複数の膨張ピストン又はディスプレーサ及
   び複数の圧縮ピストンの下部空間とクランクケース内と
   の間に、作動流体に油の混入防止用のダイヤフラム、ベ
   ローズ等の非透過性の弾性体を用いてバッファー空間を
   設け、且つこのバッファー空間と１８０度位相の異なる
   バッファー空間とを直接流体配管で連結してこれら空間
   内での作動流体の膨張−圧縮による損失を防ぎ、更にこ
   れらの空間とクランク室との間を油分離器、精製器、弁
   等を介して流体配管で接続して作動流体を高純度に維持
   するような構造としたことを特徴とする特許請求の範囲
   第１項のスターリング冷凍機。