JPH085179A

JPH085179A - スターリング冷凍機

Info

Publication number: JPH085179A
Application number: JP14021094A
Authority: JP
Inventors: Toshio Otaka; 敏男大高; Kazuo Saito; 和夫齊藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】スターリング冷凍機全体として熱搬送効率を
より向上させる。【構成】パワーピストン５およびディスプレーサピス
トン９を所定の位相差で往復動させる往復動機構２６と
同軸上にトロコイドポンプ２８を配置する。パワーピス
トン５が収納される圧縮シリンダ１で発生する温熱は、
伝熱フィン１８を介して密閉容器２９内の作動媒体に伝
達され、これにより温度上昇した作動媒体は、往復動機
構２６に連動したトロコイドポンプ２８の駆動により放
熱熱交換器３９に送られて放熱される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、逆スターリングサイ
クルを利用したスターリング冷凍機に関する。

【０００２】

【従来の技術】冷凍・冷蔵庫や空気調和機などで代表さ
れる冷凍サイクル装置では、蒸気圧縮式のものが採用さ
れている。こうした蒸気圧縮式の冷凍サイクルには、作
動流体としての冷媒にフロンが用いられ、フロンの凝
縮、蒸発を利用して所望の冷却性能を得るようにしてい
る。

【０００３】ところが、冷媒として使用されているフロ
ンは、非常に化学的安定性が高く、大気中に放出される
と成層圏に達してオゾン層を破壊したり、地球温暖化を
招くなどの指摘がある。このため、近年では、特定フロ
ンを対象にしたフロンの使用並びに生産が規制されてい
る。

【０００４】しかし、代替冷媒として本命視されている
ＨＦＣは、ＯＤＰ（オゾン破壊係数）を０にできるが、
ＨＧＷＰ（温暖化係数）を０にできない。また、予想で
きない環境破壊を招くことも否定できず、将来規制対象
となり得る可能性もある。

【０００５】こうした代替冷媒化の流れの一方で、フロ
ン系冷媒を一切使用せず本質的に安全な物質、例えば自
然界に存在するような物質を作動媒体とする新冷媒シス
テムとして、逆スターリングサイクルを利用した冷凍装
置、つまりスターリング冷凍機が注目を集めている。ス
ターリング冷凍機は、作動媒体としてヘリウムガス、水
素ガス、窒素ガスなどといった地球環境に悪影響を与え
ないガスを採用し、逆スターリングサイクル（動力の入
力により、作動ガスが圧縮、膨脹することにより、放
熱、吸熱を行う密閉サイクル）によって、低温を得るよ
うにしたものである。

【０００６】原理について説明すれば、構成としては、
圧縮シリンダ内に圧縮空間を形成するパワーピストン
と、膨脹シリンダ内に膨脹空間を形成するディスプレー
サピストンとを、所定の位相差により往復動させる往復
動機構で連結するとともに、圧縮空間と膨脹空間とを蓄
冷器を介して連通して閉回路を構成し、この閉回路の作
動空間内に上記作動媒体を充填させている。

【０００７】動作としては、まず往復動機構を介してパ
ワーピストンを動かすことにより、圧縮空間の作動媒体
を圧縮して放熱させた後、蓄冷器を介して膨脹空間に送
る。次いで、ディスプレーサピストンの動きにて作動媒
体を膨脹させて吸熱させている。この吸熱により、低温
を得て、冷凍機の役割を果たすようにしている。

【０００８】

【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機では、膨脹シリンダ側の
冷却ヘッドから数百ワットという冷凍能力を取り、また
同時に発生する圧縮シリンダ側の放熱ヘッドからの圧縮
発熱を充分放熱させるには、冷却ヘッド部および放熱ヘ
ッド部の伝熱面積が小さく、そのために、冷熱および温
熱を効率よく取出せないという問題があった。

【０００９】この解決策として、本出願人は、パワーお
よびディスプレーサの各ピストンを往復動させる往復動
機構が収納されているクランクケース内のピストン背圧
を利用して冷却ヘッド部の冷熱を搬送するという技術を
提案している（特願平５−３２５５５０号参照）。これ
は、冷却ヘッド部の周囲を密閉容器で覆い、この密閉容
器を、ピストン背面側のクランクケースおよび冷熱を与
える吸熱熱交換器側と配管接続して閉回路を構成し、こ
の閉回路内に冷熱を搬送する熱媒体としてヘリウムガス
またはオイルなどを充填し、従来では損失となっていた
ピストン背圧を、熱媒体を搬送するためのポンピングに
利用するものである。

【００１０】ところが、スターリング冷凍機には、前述
したように冷熱部と温熱部の２カ所に熱搬送部位があ
り、上記した技術では、冷熱のみの熱搬送を行うもので
あり、温熱の熱搬送については特に考慮しておらず、冷
凍機全体としては熱搬送効率を向上させる余地がある。
また、熱媒体が充填されるクランクケース内では、往復
動機構を動作させるモータ発熱や機構部の摩擦による発
熱などが発生することになるので、上記した技術のよう
に冷熱を搬送する場合には、効率が悪いという問題があ
る。

【００１１】そこで、この発明は、スターリング冷凍機
全体として熱搬送効率をより向上させることを目的とし
ている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、この発明は、圧縮シリンダ内に往復動可能に設けら
れ圧縮空間を形成するパワーピストンと、膨脹シリンダ
内に往復動可能に設けられ膨脹空間を形成するディスプ
レーサピストンとを、所定の位相差により往復動させる
往復動機構を備え、前記圧縮空間および膨脹空間相互を
途中に蓄冷器を備えた配管により接続して第１の作動媒
体が封入される第１の閉回路を構成し、前記膨脹空間内
で発生する第１の作動媒体からの冷熱を取り出すスター
リング冷凍機において、前記圧縮空間内の第１の作動媒
体から発生する温熱を取出す温熱取出用熱交換部を圧縮
シリンダの周囲に設け、この温熱取出用熱交換部および
前記往復動機構を密閉容器で覆うとともに、この密閉容
器内と、前記温熱取出用熱交換部から発生する熱を放熱
するための放熱熱交換器とを、一対の配管により接続し
て第２の作動媒体が封入される第２の閉回路を構成し、
前記往復動機構と同軸上に、前記密閉容器内と前記放熱
熱交換器との間を前記一対の配管を通して第２の作動媒
体を循環させるポンピング手段を設けた構成としてあ
る。

【００１３】

【作用】このような構成のスターリング冷凍機によれ
ば、往復動機構の動作により、パワーピストンおよびデ
ィスプレーサピストンが往復動し、これに連動してポン
ピング手段も動作する。パワーおよびディスプレーサ各
ピストンが往復動することで、圧縮空間では第１の作動
媒体の圧縮により温熱が発生し、膨脹空間では第１の作
動媒体の膨脹により冷熱が発生して冷凍能力が発揮され
る。

【００１４】このとき、圧縮空間側の温熱取出用熱交換
部は、発生した温熱を受けて温度上昇し、この熱は密閉
容器内の第２の作動媒体に伝達され、第２の作動媒体の
温度も上昇する。温度上昇した第２の作動媒体は、ポン
ピング手段の動作により、密閉容器内から放熱熱交換器
に送られ、ここで熱交換されて温度低下し、密閉容器内
に戻る。

【００１５】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づき説明
する。

【００１６】図１は、この発明の第１実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。このスターリング冷凍
機は、圧縮シリンダ１と膨脹シリンダ３とを備え、圧縮
シリンダ１内にパワーピストン５が往復動可能に挿入さ
れることで圧縮空間７が形成され、膨脹シリンダ３内に
第１のピストン部としてのディスプレーサピストン９が
往復動可能に挿入されることで膨脹空間１１が形成され
る。圧縮空間７と膨脹空間１１とは、途中に蓄冷器１３
を備えた配管１５により連通接続され、これにより、ヘ
リウムガスや水素ガスなどからなる第１の作動媒体が封
入される第１の閉回路１７が形成されることになる。圧
縮シリンダ１の周囲には、温熱取出用熱交換部を構成す
る伝熱フィン１８が設けれている。

【００１７】ディスプレーサピストン９には、連結部１
９を介して第２のピストン部２１が形成され、この第２
のピストン部２１およびパワーピストン５には、ピスト
ンロッド２３，２５の一端がそれぞれ取り付けられ、ピ
ストンロッド２３，２５の各他端は、図示しない駆動モ
ータによって回転動力が与えられる回転体に、相互に所
定角度偏位した状態で取り付けられる。これらピストン
ロッド２３，２５、回転体および駆動モータにより往復
動機構２６を構成しており、このような往復動機構２６
により、パワーピストン５とディスプレーサピストン９
は、所定の位相差をもって往復動する。

【００１８】上記往復動機構２６の駆動モータの駆動軸
２７にはポンピング手段としてのトロコイドポンプ２８
が同軸上に装着されており、往復動機構２６に連動して
トロコイドポンプ２８も動作する。トロコイドポンプ２
８は、内歯を備えたケーシング２８ａ内に、外歯を備え
た回転部材２８ｂが回転可能に収納され、トロコイドポ
ンプ２８，往復動機構２６および圧縮シリンダ１は、ク
ランクケースとなる密閉容器２９によって取り囲まれ、
これにより作動空間３１が形成される。

【００１９】密閉容器２９内には、ヘリウム，水素，窒
素などのガスや、オイルなどからなる第２の作動媒体が
封入され、この密閉容器２９内は、圧縮シリンダ１の上
部付近およびトロコイドポンプ２８の下部付近と、配管
３５および３７により放熱熱交換器３９にそれぞれ連通
接続されている。放熱熱交換器３９は、作動空間３１内
の第１の作動媒体の温熱を放熱させるもので、この放熱
熱交換器３９，配管３５および３７，密閉容器２９内の
作動空間３１により、第２の閉回路４１を構成する。

【００２０】トロコイドポンプ２８側の配管３７の作動
空間３１側の端部４３は、トロコイドポンプ２８の吸い
込み口に連通しており、トロコイドポンプ２８の吐出口
は作動空間３１に開口している。トロコイドポンプ２８
により放熱熱交換器３９から配管３７を通して吸い込ま
れた第２の作動媒体は、トロコイドポンプ２８の吐出口
から吐出されて作動空間３１内に流出した後、配管３５
を通して放熱熱交換器３９に移送される。これにより第
２の作動媒体は、作動空間３１と放熱熱交換器３９との
間を循環することになる。

【００２１】ディスプレーサピストン９と第２のピスト
ン部２１との間には、密閉容器２９の一部を構成する隔
壁４５が設けられ、これにより膨脹シリンダ３側と密閉
容器２９内の作動空間３１側とを熱的に遮断している。

【００２２】このように構成されたスターリング冷凍機
によれば、往復動機構２６によりパワーピストン５およ
びディスプレーサピストン９が駆動されると、圧縮空間
７および膨脹空間１１内を各ピストン５および９が、所
定の位相差にしたがって往復運動する。

【００２３】パワーピストン５により圧縮空間７内の第
１の作動媒体が圧縮されて温度上昇し、この温熱は伝熱
フィン１８に放熱される。放熱した第１の作動媒体は、
配管１５における蓄冷器１３を通して膨脹空間１１に送
られ、ここでディスプレーサピストン９により膨脹して
冷熱が発生し、これにより逆スターリングサイクルが動
作することになる。

【００２４】このとき、圧縮シリンダ１側で発生し伝熱
フィン１８に伝達された温熱は、密閉容器２９内の第２
の作動媒体に伝達される。一方、往復動機構２６による
パワーピストン５およびディスプレーサピストン９の駆
動に連動してトロコイドポンプ２８も動作する。このト
ロコイドポンプ２８あるいは往復動機構２６の機構部で
発生する摩擦熱や、往復動機構２６を駆動させる駆動モ
ータの発熱も、第２の作動媒体に伝達される。

【００２５】トロコイドポンプ２８の動作により、作動
空間３１内の温度上昇した第２の作動媒体は、作動空間
３１内から配管３５を通って放熱熱交換器３９に流入
し、ここで放熱した後配管３７を通って作動空間３１内
に戻る。これにより、圧縮シリンダ１側で発生した温熱
は、前記摩擦熱やモータ発熱とともに、往復動機構２６
の動力を利用したトロコイドポンプ２８の動作により、
放熱熱交換器３９に効率よく搬送することが可能とな
る。

【００２６】また、トロコイドポンプ２８は、往復動機
構２６と同軸上に設けてあるので、トロコイドポンプ２
８を設けることによる装置全体の大型化は避けられる。
さらに、このトロコイドポンプ２８が往復動機構２６の
回転時でのバランスウエイトを兼ねるようにすることも
可能である。

【００２７】なお、密閉容器２９内に第２の作動媒体と
してオイルを封入した場合には、往復動機構２６などの
機構部の潤滑油として兼用できる。

【００２８】図２は、この発明の第２実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。この実施例は、前記図
１の第１実施例におけるスターリング冷凍機のポンピン
グ手段としてトロコイドポンプに代えてロータリポンプ
４７を、往復動機構２６と同軸上に配置してある。ロー
タリポンプ４７は、ケーシング４９内にロータ５１が回
転可能に収納され、吸い込み口５３および吐出口５５を
備えている。吸い込み口５３は配管３７の端部４３に連
通され、吐出口５５は密閉容器２９内の作動空間３１に
開口している。その他の構成は前記図１のスターリング
冷凍機と同様である。

【００２９】この実施例においても、往復動機構２６に
連動してロータリポンプ４７が駆動し、これにより、放
熱熱交換器３９と密閉容器２９との間を第２の作動媒体
が循環し、パワーシリンダ５による圧縮発熱や、モータ
発熱により暖められた第２の作動媒体が、放熱熱交換器
３９で放熱され、第１実施例と同様の効果が得られる。

【００３０】図３は、この発明の第３実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。この実施例は、前記図
１の第１実施例におけるスターリング冷凍機のポンピン
グ手段としてトロコイドポンプに代えて歯車ポンプ５７
を、往復動機構２６と同軸上に配置してある。歯車ポン
プ５７は、ケーシング５９内に相互に噛み合う駆動歯車
６１および従動歯車６３が収納され、吸い込み口６５お
よび吐出口６７を備えている。吸い込み口６５は配管３
７の端部４３に連通され、吐出口６７は密閉容器２９内
の作動空間３１に開口している。その他の構成は前記図
１のスターリング冷凍機と同様である。

【００３１】この実施例においても、往復動機構２６に
連動して歯車ポンプ５７が駆動し、これにより、放熱熱
交換器３９と密閉容器２９との間を第２の作動媒体が循
環し、パワーシリンダ５による圧縮発熱や、モータ発熱
により暖められた第２の作動媒体が、放熱熱交換器３９
で放熱され、第１実施例と同様の効果が得られる。

【００３２】図４は、この発明の第４実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。但し、この図は、前記
図１における往復動機構２６の側面断面図として示した
もので、膨脹シリンダは図中で紙面に直交する方向に位
置し、図には現われていない。往復動機構２６の回転体
６９は、駆動軸２７を介して駆動源である駆動モータ７
１により回転駆動され、これによりパワーシリンダ５お
よび図示しないディスプレーサピストンが所定の位相差
で往復動する。

【００３３】この実施例では、密閉容器２９における駆
動モータ７１近傍と、配管３５の密閉容器２９側の端部
付近とを連絡配管７３にて連通接続し、トロコイドポン
プ２７の動作による前述した第２の作動冷媒の循環流に
伴って、密閉容器２９内の第２の作動冷媒が連絡配管７
３を駆動モータ７１側から配管３５側に向かって流れる
ようにしてある。

【００３４】このような構成とすることで、圧縮シリン
ダ１で発生した熱により暖められた第２の作動冷媒が放
熱熱交換器３９で放熱されるとともに、駆動モータ７１
で発生した熱により暖められた直後の第２の作動冷媒
が、配管７３および配管３５を通って放熱熱交換器３９
に達し、ここで放熱されることになる。この場合、駆動
モータ７１での発熱を効率よく搬送し放熱できることか
ら、駆動モータ７１の効率が向上し、耐久性も向上する
ことになる。

【００３５】図５は、この発明の第５実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。この実施例は、前記図
１の構成に対し、膨脹シリンダ３の周囲に、冷熱取出用
熱交換部となる伝熱フィン７５を設け、この伝熱フィン
７５を含む膨脹シリンダ３を、冷熱用密閉容器７７で覆
う構成としてある。この冷熱用密閉容器７７内は、図中
で上部付近および下部付近が、配管７９および８１によ
り吸熱熱交換器８３にそれぞれ連通している。吸熱熱交
換器８３は、膨脹シリンダ３にて発生した冷熱を冷凍能
力として利用するもので、この吸熱熱交換器８３，配管
７９および８１，冷熱用密閉容器７７内により、ヘリウ
ムガスや水素ガスなどからなる第３の作動媒体が封入さ
れる第３の閉回路８５を構成する。

【００３６】第３の閉回路８５における上部側の配管７
９内の、冷熱用密閉容器７７側の端部には、冷熱用密閉
容器７７から吸熱熱交換器８３へ向かう第３の作動媒体
の流通のみを許容する逆止弁８７が配置され、一方下部
側の配管８９内の冷熱用密閉容器７７側の端部には、吸
熱熱交換器８３から冷熱用密閉容器７７へ向かう第３の
作動媒体の流通のみを許容する逆止弁８９が配置されて
いる。これら各逆止弁８７，８９は、ディスプレーサピ
ストン９の往復動における背圧の脈動によって、一方が
開となるときに他方が閉となり、これにより冷熱用密閉
容器７７内と吸熱熱交換器８３との間を、第３の作動媒
体が循環することになる。

【００３７】上記図５に示したようなスターリング冷凍
機によれば、図１のものと同様に、往復動機構２６に連
動したトロコイドポンプ２８の駆動により、圧縮シリン
ダ１で発生した温熱などは、放熱熱交換器３９に搬送さ
れて放熱される。

【００３８】一方、膨脹シリンダ３で発生した冷熱は、
伝熱フィン７５を介して冷熱用密閉容器７７内の第３の
作動媒体に伝達される。このときのディスプレーサピス
トン９の往復動による背圧の脈動により、配管７９に設
けられた逆止弁８７が吸熱熱交換器８３側に変位して開
弁するとともに、配管８１に設けた逆止弁８９がディス
プレーサピストン９側に変位して開弁する。

【００３９】このため、伝熱フィン７５から冷熱を受け
た第３の作動媒体は、上記背圧の脈動により、配管７９
を通り吸熱熱交換器８３に達して吸熱し、吸熱後、配管
８１を通ってディスプレーサピストン９側に移動して冷
熱を受けるという動作を繰り返す。これにより、膨脹シ
リンダ３側で発生した冷熱は、今まで損失となっていた
ピストン背圧を利用して効率よく吸熱熱交換器８３に搬
送することが可能となる。しかも、この冷熱が発生する
膨脹シリンダ３の周囲の冷熱用密閉容器７７内には、駆
動モータなどの発熱部が存在しないので、極めて効率よ
く熱搬送が行えることになる。

【００４０】以上より、上記図５の実施例の場合は、圧
縮シリンダ１側で発生した温熱および、膨脹シリンダ３
側で発生した冷熱双方の熱搬送が効率よく行われること
から、スターリング冷凍機全体としての熱搬送がより高
効率なものとなる。

【００４１】図６は、この発明の第６実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。この実施例は、前記図
５の第５実施例に対し、パワーピストン５の背面に伝熱
面積拡大手段として伝熱フィン９１を、ディスプレーサ
ピストン９の背面に同じく伝熱面積拡大手段として伝熱
フィン９３を、それぞれ設ける構成としてある。このよ
うな構成とすることで、パワーピストン５およびディス
プレーサピストン９の各背面を伝熱面として利用でき、
しかも各伝熱フィン９１，９３は、それぞれ作動媒体が
封入される空間内に突出するだけあるので、冷凍機とし
て大型化することはない。

【００４２】図７は、この発明の第７実施例を示すスタ
ーリング冷凍機の断面図である。この実施例は、前記図
１の第１実施例に対し、蓄冷器１３の両端に、オイルは
遮断するがヘリウムガスなどの作動媒体は透過する機能
を備えた半透過部材としての多孔質半透過膜９５，９７
を配置してある。高温側の多孔質半透過膜９５内と作動
空間３１内とは、オイル戻し管９９により接続され、オ
イル戻し管９９には開閉弁１０１が設けられている。

【００４３】このような構成のスターリング冷凍機によ
れば、往復動機構２６の潤滑などのために作動空間３１
内に存在するオイルは、主にパワーピストン５と圧縮シ
リンダ１との隙間から第１の閉回路１７内の第１の作動
媒体中に混入する。この混入したオイルは、第１の作動
媒体が蓄冷器１３を通過する際、多孔質半透過膜９５に
捕捉され、蓄冷器１３のマトリクス内には浸入しない。
同時に、第１の作動媒体が多孔質半透過膜９５を通過す
る際に整流され、均一となった状態で蓄冷器１３を流
れ、蓄冷器１３としての能力を無駄なく発揮させること
が可能となる。

【００４４】多孔質半透過膜９５に捕捉されたオイル
は、開閉弁１０１を開放することで、重力によって密閉
容器２９内に戻される。これにより、オイルが蓄冷器１
３内に蓄積されず、蓄冷器１３の性能劣化が防止され
る。なお、高温側の多孔質半透過膜９５を鉛直方向下側
に、低温側の多孔質半透過膜９７を同上側に配置すれ
ば、補足したオイルを効率よく密閉容器２９内に戻すこ
とが可能となる。

【００４５】上記実施例では、半透過膜として多孔質の
ものを用いたが、これに限ることはなく、他の半透過膜
でも代用できることは言うまでもない。

【００４６】

【発明の効果】以上説明してきたように、この発明によ
れば、パワーピストンとディスプレーサピストンとを所
定の位相差で往復動させる往復動機構および圧縮シリン
ダ周囲を、作動媒体が封入された密閉容器で取り囲むと
ともに、往復動機構と同軸上にポンピング手段を設け、
往復動機構に連動したポンピング手段の動作により、密
閉容器内の作動媒体を放熱熱交換器との間で循環させる
ようにしたため、圧縮シリンダ側で発生した温熱を、往
復動機構の動力を利用したポンピング手段の動作によ
り、放熱熱交換器に効率よく搬送することができる。ま
た、ポンピング手段は、往復動機構と同軸上に設けてあ
るので、ポンピング手段を設けることによる装置全体の
大型化は避けられる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の第１実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【図２】この発明の第２実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【図３】この発明の第３実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【図４】この発明の第４実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【図５】この発明の第５実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【図６】この発明の第６実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【図７】この発明の第７実施例を示すスターリング冷凍
機の断面図である。

【符号の説明】

１圧縮シリンダ３膨脹シリンダ５パワーピストン７圧縮空間９ディスプレーサピストン（第１のピストン部）１１膨脹空間１３蓄冷器１５，３５，３７，７９，８１配管１７第１の閉回路１８伝熱フィン（温熱取出用熱交換部）２１第２のピストン部２６往復動機構２８トロコイドポンプ（ポンピング手段）２９密閉容器３１作動空間３９放熱熱交換器４１第２の閉回路４５隔壁４７ロータリポンプ（ポンピング手段）５７ギアポンプ（ポンピング手段）７１駆動モータ（駆動源）７３連絡配管７５伝熱フィン（冷熱取出用熱交換部）８３吸熱熱交換器８５第３の閉回路８７，８９逆止弁９１，９３伝熱フィン（伝熱面積拡大手段）９５，９７多孔質半透過膜（半透過部材）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】圧縮シリンダ内に往復動可能に設けられ
圧縮空間を形成するパワーピストンと、膨脹シリンダ内
に往復動可能に設けられ膨脹空間を形成するディスプレ
ーサピストンとを、所定の位相差により往復動させる往
復動機構を備え、前記圧縮空間および膨脹空間相互を途
中に蓄冷器を備えた配管により接続して第１の作動媒体
が封入される第１の閉回路を構成し、前記膨脹空間内で
発生する第１の作動媒体からの冷熱を取り出すスターリ
ング冷凍機において、前記圧縮空間内の第１の作動媒体
から発生する温熱を取出す温熱取出用熱交換部を圧縮シ
リンダの周囲に設け、この温熱取出用熱交換部および前
記往復動機構を密閉容器で覆うとともに、前記密閉容器
内と、前記温熱取出用熱交換部から発生する熱を放熱す
るための放熱熱交換器とを、一対の配管により接続して
第２の作動媒体が封入される第２の閉回路を構成し、前
記往復動機構と同軸上に、前記密閉容器内と前記放熱熱
交換器との間を前記一対の配管を通して第２の作動媒体
を循環させるポンピング手段を設けたことを特徴とする
スターリング冷凍機。
【請求項２】往復動機構の駆動源を密閉容器内に配置
し、放熱熱交換器は、前記駆動源から発生する熱および
温熱取出用熱交換部から発生する熱をそれぞれ放熱する
もの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。
【請求項３】密閉容器から放熱熱交換器に向けて第２
の作動冷媒が流れる配管の密閉容器側の接続部を、温熱
取出用熱交換部付近と往復動機構の駆動源付近とに配置
したことを特徴とする請求項２記載のスターリング冷凍
機。
【請求項４】ディスプレーサピストンは、膨脹空間を
形成して往復動する第１のピストン部と、密閉容器内に
接して往復動する第２のピストン部とを備え、膨脹空間
内の第１の作動媒体から冷熱を取り出すための冷熱取出
用熱交換部と、この冷熱取出用熱交換部により取出され
た冷熱を熱交換させる吸熱熱交換器とを、一対の配管に
より接続して第３の作動媒体が封入される第３の閉回路
を構成し、この第３の閉回路は、前記第１のピストン部
の膨脹空間と反対側の面に接する空間を有するととも
に、この空間を含む第３の閉回路と密閉容器内の第２の
閉回路との間に隔壁を設け、前記第３の閉回路における
冷熱取出用熱交換部と吸熱熱交換器との間の各配管に、
前記第１のピストン部の往復動作による背圧の脈動によ
り開閉する逆止弁を設けたことを特徴とする請求項１記
載のスターリング冷凍機。
【請求項５】パワーピストンの第２の閉回路内に接す
る部位に、伝熱面積拡大手段を設けたことを特徴とする
請求項１記載のスターリング冷凍機。
【請求項６】ディスプレーサピストンの第１のピスト
ン部の第３の閉回路に接する部位に、伝熱面積拡大手段
を設けたことを特徴とする請求項３記載のスターリング
冷凍機。
【請求項７】蓄冷器の前後に、整流器として第１の作
動媒体を通過させる一方オイルの通過を遮断する半透過
部材を配置したことを特徴とする請求項１記載のスター
リング冷凍機。