JPH07151411A - 冷凍装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 圧縮ピストンおよび膨張ピストンの背圧側で
行われる仕事を冷凍に利用するようにし、冷凍装置の大
型化を防止しかつ冷凍特性を向上させる。 【構成】 圧縮ピストン１３の表面で圧縮される表面側
圧縮空間１１と膨張ピストン１６の表面で膨張される表
面側膨張空間１７とが第１の蓄冷器４０を介した第１の
ガス流路３７によって連通されると共に、圧縮ピストン
１３の背面に形成される背面側圧縮空間３２と膨張ピス
トン１６の背面に形成される背面側膨張空間３５とが第
２の蓄冷器３９を介した第２のガス流路３８によって連
通され、圧縮ピストン１３と膨張ピストン１６とが相互
に所定の位相差をもって往復運動されるようにクランク
機構部９を介して駆動モータに接続され、各圧縮空間か
ら各膨張空間に導かれる作動ガスの膨張過程を含む熱サ
イクルによって低温を発生させるように構成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、スターリング冷凍機な
どの蓄冷型冷凍機を使用して超低温を実現する冷凍装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】バイオテクノロジーの分野や電子デバイ
スの分野等の先端技術分野において、各種試料や各種材
料の超低温の保存技術の開発が急務になっている。特
に、スターリング冷凍機などの蓄冷型冷凍機は、上記超
低温を実現する手段として注目され各種赤外線センサ
ー、超電導デバイス等の冷却用やバイオメディカル用の
フリーザ、冷凍庫等に広く利用されようとしている。

【０００３】ここでは、２ピストン型スターリング冷凍
機について図５を参照して動作原理を説明する。

【０００４】スターリング冷凍機１は、ガス圧縮機２と
膨張機３とを、途中に蓄冷器４とを介装したガス流路５
によって連通させ、このガス流路５のガス圧縮機２側に
放熱器６と蓄冷器４の入口側に放熱器７とを配設する一
方、膨張機３の上部に冷凍取り出し部８を形成し、さら
に、ガス圧縮機２の後方で、かつ、膨張機３の下方には
クランク機構部９を配設した構成としている。

【０００５】ガス圧縮機２は、ヘリウム等極低温の沸点
の作動ガスを所定のサイクルに従って圧縮して圧縮され
た作動ガスを膨張機３へ供給するものであり、ガス圧縮
機２では、圧縮ピストン１３が圧縮シリンダ１２に摺動
自在に嵌装されて、後述するクランク機構部９の作用で
圧縮ピストン１３が往復運動をすることにより、圧縮機
本体容器１０の内側の圧縮ピストン１３の表面側には表
面側圧縮空間１１が形成される。

【０００６】膨張機３は、ガス圧縮機２から蓄冷器４を
介して供給された圧縮作動ガスを膨張させるものであ
り、膨張機３は、膨張機本体容器１４の内側に膨張シリ
ンダ１５が上下方向に配設され、この膨張シリンダ１５
の内側に膨張ピストン１６が上下方向に摺動自在に嵌装
され、膨張機３の内側の膨張ピストン１６の表面側には
低温が発生する冷凍発生部としての表面側膨脹空間１７
が形成されている。

【０００７】蓄冷器４は、膨張機本体容器１４の内周と
膨張シリンダ１５の外周との間に円筒形状に形成され、
ガス流路５を介して膨張機３へ供給される圧縮された作
動ガスを冷却する一方、表面側側膨脹空間１７で膨脹さ
れ冷却された作動ガスがガス圧縮機２に戻される際に、
冷却されて蓄冷するものであり、その材料としては、比
熱の大きな銅やステンレス鋼、さらに、鉛等が用いら
れ、それらが作動ガスを通す微細孔が多数穿設されて円
筒形状に形成されたものである。

【０００８】ガス流路５は、ガス圧縮機２と膨張機３と
を連通する配管で蓄冷器４の入口側では、圧縮作動ガス
が均等に蓄冷器４内を通過するようになっている。放熱
器６と放熱器７は、圧縮された高温の作動ガスを室温付
近に下げるもので、放熱器６は圧縮機本体容器１０の胴
部の外側に多数の円板状フィンを立設し、放熱器７は、
膨張機本体容器１４の胴部の外側に多数の円形状フィン
を立設している。冷凍取り出し部８は、表面側膨張空間
１７で発生した冷熱を図示省略する低温槽等へ取り出す
もので、膨張機本体容器１４の上部にステンレス鋼等の
板状体で覆われている。

【０００９】クランク機構部９は、圧縮ピストン１３と
膨張ピストン１６とを図示省略する駆動モータを駆動源
としてクランク運動の作用で往復運動をさせるものであ
り、クランク機構部９は、圧縮シリンダ１２の後方に案
内部２０を形成すると共に、膨張シリンダ１５の下方に
案内部２１とを形成したクランク室２２を有し、このク
ランク室２２の底部に潤滑油２３を収納し、さらに、ク
ランク室２２の内部にクランク機構２４を配設してい
る。

【００１０】そして、このクランク機構２４から延設さ
れるコネクティングロッド２５が案内部２０の案内受２
０ａにクロスガイド２６が摺動自在に嵌装され、このク
ロスガイド２６に連絡するピストンロッド２７が案内部
２０の貫通穴２０ｂに貫通して圧縮ピストン１３の後部
に接続すると共に、クランク機構２４から延設されるコ
ネクティングロッド２８が案内部２１の案内受２１ａに
クロスガイド２９が摺動自在に嵌装され、このクロスガ
イド２９に連絡するピストンロッド３０が膨張ピストン
１６の後部に接続している。

【００１１】なお、３１は圧縮空間１１と圧縮ピストン
１３背面の背面側圧縮空間３２を断絶するピストンシー
ルで、３３はクランク室２２の潤滑油２３が背面側圧縮
空間３２に侵入するのを防止するオイルシールを示して
いる。また、３４は表面側膨張空間１７と膨張ピストン
１６背面の背面側膨張空間３５を断絶するピストンシー
ルで、３６はクランク室２２の潤滑油２３が背面側膨張
空間３５に侵入するのを防止するオイルシールを示す。

【００１２】まず、図示省略する駆動モータの回転によ
ってクランク機構部９のクランク機構２４が駆動する
と、ガス圧縮機２の圧縮シリンダ１２内の圧縮ピストン
１３が表面側圧縮空間１１側に移動して表面側圧縮空間
１１に充満するヘリウムや窒素等の液化しにくい作動ガ
スが圧縮される。圧縮された作動ガスは、圧縮機本体容
器１０の外周に設けられる放熱器６によって外部に放熱
され室温付近まで冷却され、ガス流路５を通り、さら
に、放熱器７で冷却されて蓄冷器４へ流入する。

【００１３】蓄冷器４に流入した作動ガスは、比熱の大
きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるいは球からなる
蓄冷材によって冷却され、冷却された作動ガスが膨張機
３の表面側膨張空間１７へ流入され、表面側膨張空間１
７が高圧状態となる。

【００１４】その後、膨張機３の膨張シリンダ１５内の
膨張ピストン１６が圧縮ピストン１３と約９０°の位相
差を持って降下してくる。これによって、膨張空間とし
ての表面側膨張空間１７が拡張されて蓄冷器４から表面
側膨張空間１７へ流入した高圧の作動ガスが、急に膨張
されて、表面側膨張空間１７の作動ガスの圧力が急降下
するため作動ガスが低温となる。

【００１５】やがて、膨張ピストン１６が上昇を開始
し、圧縮ピストン１３が後退すると、低温の作動ガス
が、蓄冷器４を通り、ガス流路５を経て表面側圧縮空間
１１へ戻る。このとき、蓄冷器４では、蓄冷材が冷却さ
れ蓄冷器４に冷熱が蓄えられる。

【００１６】上記した工程によって、一つの熱サイクル
が終了し、この工程がクランク機構部９のクランク機構
２４の往復運動によって繰り返される。これにより、徐
々に表面側膨張空間１７の温度と蓄冷器４の温度が降下
し、表面側膨張空間１７の作動ガスが低温とされる。こ
の状態のとき、冷凍取り出し部８では、表面側膨張空間
１７の冷熱を外部の図示省略する熱利用部としての低温
槽等と熱交換を行って外部の低温槽の冷却負荷を冷凍温
度とする。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のスターリング冷凍装置では、圧縮シリンダ１
２の圧縮ピストン１３背面に形成される背面側圧縮空間
３２と、膨張シリンダ１５の膨張ピストン１６背面に形
成される背面側膨張空間３５とが、密閉空間であること
から、これら背面側圧縮空間３２および背面側膨張空間
３５で作動ガスを圧縮膨張する仕事が全くの無駄な仕事
になっていた。

【００１８】すなわち、クランク機構部９のクランク機
構２４の駆動により、圧縮ピストン１３は表面側圧縮空
間１１で作動ガスを圧縮し、膨張ピストン１６は表面側
膨張空間１７で作動ガスを膨張させるわけであるが、そ
の際に、圧縮ピストン１３および膨張ピストン１６の背
圧側、つまり、背面側圧縮空間３２および背面側膨張空
間３５においてもガスの圧縮膨張の仕事が行われる。こ
の場合の仕事は発熱するだけで冷凍熱の発生を逆に妨げ
る作用をするものでしかなかった。

【００１９】そこで、従来は、これら背面側圧縮空間３
２および背面側膨張空間３５での仕事ロスを最小限に抑
えるために、背面側圧縮空間３２および背面側膨張空間
３５にバッファタンクを設けたりしていたが、そうする
と、冷凍装置自体が大型化する問題があった。

【００２０】本発明の目的は、圧縮ピストン１３および
膨張ピストン１６の背圧側で行われる仕事を冷凍に利用
するようにし、冷凍装置の大型化を防止しかつ冷凍特性
を向上させることのできる冷凍装置を得ることである。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の冷凍装置は、圧
縮シリンダ内を往復動作する圧縮ピストンの表面側で圧
縮される表面側圧縮空間と、膨張シリンダ内を往復動作
する膨張ピストンの表面側で膨張される表面側膨張ピス
トンによって膨張される膨張空間とが第１の蓄冷器を介
した第１のガス流路によって連通されると共に、前記圧
縮ピストンと前記膨張ピストンとが相互に所定の位相差
を持って往復駆動されるようにクランク機構部を介して
駆動モータに接続され、前記表面側圧縮空間から前記表
面側膨張空間に導かれる作動ガスの膨張過程を含む熱サ
イクルによって低温を発生させる冷凍装置において、前
記圧縮シリンダの前記圧縮ピストン背面に形成される背
面側圧縮空間と、前記膨張シリンダの前記膨張ピストン
背面に形成される背面側膨張空間とが第２の蓄冷器を介
した第２のガス流路によって連通されていることを特徴
とする。

【００２２】

【作用】上記構成のように、圧縮ピストンおよび膨張ピ
ストンの背面側、つまり、背面側圧縮空間と背面側膨張
空間を第２の蓄冷器を介して第２のガス流路により連通
して作動ガスの圧縮、膨張を行なうことにより、第２の
冷凍サイクルが形成でき、これを圧縮ピストンと膨張ピ
ストンの表面側で行なわれる第１の冷凍サイクルに加え
て冷凍能力の増加を図ることが出来る。

【００２３】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は本
発明の第１の実施例を示す構成図である。従来例を示す
第５図と同一符号は、同一部分を示している。

【００２４】この第１の実施例は、圧縮シリンダ１２の
圧縮ピストン１３の背面に形成される背面側圧縮空間３
２と膨張シリンダ１５の膨張ピストン１６の背面に形成
される背面側膨張空間３５とが、背面側膨張空間３５に
設けられた第２の蓄冷器である背圧側蓄冷器３９を介し
て第２のガス流路である背圧側ガス流路３８によって連
通されるように構成されたものである。

【００２５】一方、圧縮シリンダ１２内を往復動作する
圧縮ピストン１３によって圧縮される表面側圧縮空間１
１と膨張シリンダ１５内を往復動作する膨張ピストン１
６によって膨張される表面側膨張空間１７とは、第１の
蓄冷器である表圧側蓄冷器４０を介して第１のガス流路
である表圧側ガス流路３７によって連通している。

【００２６】すなわち、スターリング冷凍機１は、ガス
圧縮機２と膨張機３とを、途中に表圧側蓄冷器４０を介
装した表圧側ガス流路３７によって連通させ、この表圧
側ガス流路３７のガス圧縮機２側に放熱器６と表圧側蓄
冷器４０の入口側に放熱器７を配設する一方、膨張機３
の上部に冷凍取り出し部８を形成し、さらに、ガス圧縮
機２の後方で、かつ、膨張機３の下方にはクランク機構
部９を配設した構成としている。

【００２７】ガス圧縮機２は、ヘリウム等極低温の沸点
の作動ガスを所定のサイクルに従って圧縮して圧縮され
た作動ガスを膨張機３へ供給するものであり、圧縮機本
体容器１０の内側に作動ガスを圧縮する表面側圧縮空間
１１を形成し、圧縮シリンダ１２に圧縮ピストン１３が
摺動自在に嵌装されてクランク機構部９の作用により圧
縮ピストン１３が往復運動するようになっている。

【００２８】膨張機３は、ガス圧縮機２から表圧側蓄冷
器４０を介して供給された圧縮ガスを膨張させるもの
で、膨張機３は、膨張機本体容器１４の内側に膨張シリ
ンダ１５が上下方向に配設され、この膨張シリンダ１５
の内側に上下方向に摺動自在に膨張ピストン１６が嵌装
され、膨張機３の内側に低温が発生する膨張空間として
表面側膨張空間１７が形成されている。

【００２９】表圧側蓄冷器４０は、膨張機本体容器１４
の内周と膨張シリンダ１５の外周との間に円筒形状に形
成され、表圧側ガス流路３７を介して膨張機３へ供給さ
れる圧縮された作動ガスを冷却する一方、表面側膨張空
間１７で膨脹され冷却された作動ガスがガス圧縮機２に
戻される際に、冷却されて蓄冷するものであり、その材
料としては、比熱の大きな銅やステンレス鋼、さらに、
鉛等が用いられ、それらが作動ガスを通す微細孔が多数
穿設されて円筒形状に形成されたものである。

【００３０】冷凍取り出し部８は、膨張空間としての表
面側膨張空間１７で発生した冷熱を図示省略する低温槽
等へ取り出すものである。クランク機構部９は、圧縮シ
リンダ１２の後方に案内部２０を形成すると共に、膨張
シリンダ１５の下方に案内部２１とを形成したクランク
室２２を有し、このクランク室２２の底部に潤滑油２３
を充たし、さらに、クランク室２２の内部にクランク機
構２４を配設している。

【００３１】まず、クランク機構部９の図示省略する駆
動モータが回転を開始すると、クランク機構２４が回転
し、このクランク機構２４に延設されるコネクティング
ロッド２５が案内部２０に嵌装されるクロスガイド２６
を往復動作させる。そして、このクロスガイド２６に接
続するピストンロッド２７が圧縮ピストン１３の後部を
往復駆動することにより圧縮ピストン１３のピストンシ
ール３１の部分が圧縮シリンダ１２の内側を摺動して圧
縮ピストン１３が往復運動する。

【００３２】圧縮機２で圧縮された作動ガスは表圧側蓄
冷器４０に流入し、比熱の大きな材料、例えば、銅や鉛
の金網状あるいは球からなる蓄冷材によって冷却され
る。冷却された作動ガスは膨張機３の表面側膨張空間１
７へ流入され、これにより表面側膨張空間１７は高圧の
作動ガスで満たされる。

【００３３】その後、膨張シリンダ１５内の膨張ピスト
ン１６が圧縮ピストン１３と約９０度の位相差を持って
降下してくる。これによって、表面側膨張空間１７は拡
張されて、表圧側蓄冷器４０から表面側膨張空間１７へ
流入した高圧の作動ガスは急に膨張されて、圧力が急降
下するため作動ガスが低温となる。

【００３４】やがて、膨張ピストン１６が上昇を開始
し、圧縮ピストン１３が後退すると、低温の作動ガス
が、表圧側蓄冷器４０を通り、表圧側ガス流路３７を経
て表面側圧縮空間１１へ戻される。

【００３５】図２は、膨張ピストン１６および圧縮ピス
トン１３の冷凍サイクルの動作を説明するための容積変
化を表したもので、ここでは便宜上、膨張ピストン１６
の表面側膨張空間１７と背面側膨張空間３５、また、圧
縮ピストン１３の表面側圧縮空間１１と背面側圧縮空間
３２とが同容積の場合を示している。図中、１６Ａは膨
張機３側の膨張ピストン１６の表面側膨張空間１７の容
積変化曲線であり、１６Ｂは同じく膨張機３側の膨張ピ
ストン１６の背面側膨張空間３５の容積変化曲線であ
る。また、１３Ａはガス圧縮機２側の圧縮ピストン１３
の表面側圧縮空間１１の容積変化曲線であり、１３Ｂは
ガス圧縮機２側の圧縮ピストン１３の背面側圧縮空間３
２の容積変化曲線をそれぞれ示したものである。

【００３６】図２から分かるように、膨張ピストン１６
の表面側膨張空間１７の容積変化曲線１６Ａと圧縮ピス
トン１３の表面側圧縮空間１１の容積変化曲線１３Ａは
位相が９０度ずれており、また、膨張ピストン１６の表
面側膨張空間１７の容積変化曲線１６Ａと背面側膨張空
間３５側の容積変化曲線１６Ｂとは位相が１８０度ずれ
ている。同様に圧縮ピストン１３の表面側圧縮空間容積
変化曲線１３Ａと背面側圧縮空間３２の容積変化曲線１
３Ｂとは位相が１８０度ずれている。すなわち、表圧側
で生じる第１の冷凍サイクルと背圧側で生じる第２の冷
凍サイクルは、位相が１８０度ずれている。

【００３７】まず、表圧側で生じる第１の冷凍サイク
ル、すなわち、膨張ピストン１６の表面側膨張空間１７
の容積変化曲線１６Ａと圧縮ピストン１３の表面側圧縮
空間１１の容積変化曲線１３Ａについて説明する。

【００３８】動作区間（１）において、容積変化曲線１
６Ａは、膨張ピストン１６が図１の上方部分にほぼ滞留
し、表面側膨張空間１７が最小容積を維持する状態にあ
ることを示している。一方、容積変化曲線１３Ａは、圧
縮ピストン１３が図１の右方向から左方向に移動し、表
面側圧縮空間１１が急激に減少する状態を示している。
したがって、この状態では、表圧側ガス流路３７を介し
て連通する表面側圧縮空間１１および表面側膨張空間１
７の合計体積が圧縮される状態にある。

【００３９】次の段階の動作区間（２）では、膨張ピス
トン１６が図１の下方に移動し、表面側膨張空間１７が
増加する。このとき、圧縮ピストン１３も図１の左方向
へさらに移動し、表面側圧縮空間１１も減少する状態を
続ける。したがって、この状態においては、表圧側ガス
流路３７を介して連通する表面側圧縮空間１１および表
面側膨張空間１７の合計体積はほぼ一定に保たれ、作動
ガスが圧縮されたままの状態で圧縮機２から膨張機３へ
移行する。

【００４０】次に、動作区間（３）では、膨張ピストン
１６は図１の下方に移動を続け、表面側膨張空間１７も
増加を続ける。一方、圧縮ピストン１３は図１の左方向
部分で滞留し、表面側圧縮空間１１は最小容積を維持す
る。したがって、表面側圧縮空間１１および表面側膨張
空間１７の合計体積が膨張し、冷凍熱が発生する。

【００４１】動作区間（４）では、膨張ピストン１６が
図１の上方に移動し、表面側膨張空間１７の容積が減少
する。一方、圧縮ピストン１３は図１の右方向へ移動
し、表面側圧縮空間は増加する。したがって、この状態
においては、表圧側ガス流路３７を介して連通する表面
側圧縮空間１１および表面側膨張空間１７の合計体積は
ほぼ一定に保たれ、作動ガスは膨張されたままの状態
で、膨張機３側から圧縮機２側に戻される。

【００４２】次に、背圧側で生じる第２の冷凍サイク
ル、すなわち、膨張ピストン１６の背面側膨張空間３５
の容積変化曲線１６Ｂと圧縮ピストン１３の背面側圧縮
空間３２の容積変化曲線１３Ｂについて説明するが、こ
の場合は、上述の膨張ピストン１６の表面側膨張空間１
７の容積変化曲線１６Ａおよび圧縮ピストン１３の表面
側圧縮空間１１側の容積変化曲線１３Ａと１８０度ずれ
た関係になり、背圧側ガス流路３８を介して連通された
背面側圧縮空間３２および背面側膨張空間３５の間にお
いて第２の冷凍サイクルが行われるだけで、第１の冷凍
サイクルと動作は同じなのでその詳細説明は省略する。

【００４３】上記した工程によって、一つの熱サイクル
が終了し、この工程がクランク機構部９のクランク機構
２４のクランク運動によって繰り返される。これによ
り、徐々に表面側膨張空間１７および背面側膨張空間３
５の温度と、表圧側蓄冷器４０および背圧側蓄冷器３９
の温度とが降下し、表面側膨張空間１７および背面側膨
張空間３５の作動ガスは低温となり、膨張シリンダ１５
全体が低温となる。この状態のとき、冷凍取り出し部８
では、表面側膨張空間１７の冷熱を外部の図示省略する
熱利用部としての低温槽等と熱交換を行なって外部の低
温槽の冷凍負荷を冷凍温度とする。

【００４４】図３は、表圧側での第１の冷凍サイクルと
背圧側での第２の冷凍サイクルでの仕事量を示す図であ
る。図３の（ａ）が表圧側での第１の冷凍サイクルでの
場合を示し、（ｂ）が背圧側での第２の冷凍サイクルの
場合を示している。各冷凍サイクルでは、縦軸に表圧側
ガス流路３８を介して連通する表面側圧縮空間１１およ
び表面側膨張空間１７の圧力を示し、横軸にその体積を
示している。また図中、Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１のクラ
ンク機構２４の位置を示し、その曲線で囲まれた面積が
クランク機構２４が一回転したときに各冷凍サイクルの
した仕事量を示している。本発明による場合は、この２
つの仕事量の和が冷凍熱の発生に役立っている。

【００４５】次に、図４は本発明の第２の実施例を示す
構造図である。第１の実施例と同一部分については同一
符号を付して説明を省略する。この第２の実施例は、表
圧側蓄冷器４０を表圧側ガス流路３７に設け、背圧側蓄
冷器３９を背圧側ガス流路３８に設けたものである。こ
の様な構成としても第１の実施例と同様な作用効果が得
られる。

【００４６】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、圧
縮ピストンの表面側で圧縮される表面側圧縮空間と膨張
ピストンの表面側で膨張される膨張空間とを第１の蓄冷
器を介した第１のガス流路によって連通して第１の冷凍
サイクルを形成し、一方、圧縮ピストンの背面に形成さ
れる背面側圧縮空間と膨張ピストンの背面に形成される
背面側膨張空間とを第２の蓄冷器を介して第２のガス流
路によって連通し第２の冷凍サイクルを形成したので、
圧縮ピストンおよび膨張ピストンの背圧側で行われる仕
事を冷凍に利用し、これにより、コンパクトにして冷凍
能力の高い冷凍装置が得られるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例を示す構成図

【図２】本発明の表圧側冷凍サイクルと背圧側冷凍サイ
クルの動作を示す特性図

【図３】本発明の表圧側冷凍サイクルと背圧側冷凍サイ
クルでの仕事量を示す特性図

【図４】本発明の第２の実施例を示す構成図

【図５】従来例を示す構成図

【符号の説明】

１ スターリング冷凍機 ２ ガス圧縮機 ３ 膨張機 ４ 蓄冷器 ５ ガス流路 ６ 放熱器 ７ 放熱器 ８ 冷凍取り出し機 ９ クランク機構部 １０ 圧縮機本体容器 １１ 圧縮空間 １２ 圧縮シリンダ １３ 圧縮ピストン １４ 膨張機本体容器 １５ 膨張シリンダ １６ 膨張ピストン １７ 冷凍発生部 ３７ 表圧側ガス流路 ３８ 背圧側ガス流路 ３９ 背圧側蓄冷器 ４０ 表圧側蓄冷器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】圧縮シリンダ内を往復動作する圧縮ピスト
   ンの表面側で圧縮される表面側圧縮空間と、膨張シリン
   ダ内を往復動作する膨張ピストンの表面側で膨張される
   表面側膨張ピストンによって膨張される膨張空間とが第
   １の蓄冷器を介した第１のガス流路によって連通される
   と共に、前記圧縮ピストンと前記膨張ピストンとが相互
   に所定の位相差を持って往復駆動されるようにクランク
   機構部を介して駆動モータに接続され、前記表面側圧縮
   空間から前記表面側膨張空間に導かれる冷媒ガスの膨張
   過程を含む熱サイクルによって低温を発生させる冷凍装
   置において、 前記圧縮シリンダの前記圧縮ピストン背面に形成される
   背面側圧縮空間と、前記膨張シリンダの前記膨張ピスト
   ン背面に形成される背面側膨張空間とが第２の蓄冷器を
   介した第２のガス流路によって連通されていることを特
   徴とする冷凍装置。