JPH1183220A - リニア圧縮機及びそれを用いたスターリング冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 膨張機Ｅと組み合わされて、逆スターリング
サイクルを持つ冷凍機を構成するリニア圧縮機Ｃに対
し、その圧縮機Ｃの設置時等の姿勢変化によって重力の
向きが変わっても、シリンダ７及びピストン１０が相対
的にストロークできる範囲を重力の向きに関係なく常に
一定に維持でき、シリンダ７に対するピストン１０の往
復動を独立して確実に行わせ、圧縮機Ｃの性能や冷凍機
の冷凍能力を向上維持できるようにする。 【解決手段】 圧縮機Ｃのシリンダ７側及ピストン１０
側をいずれも移動可能な可動部１８，２５とし、両可動
部１８，２５をそれぞれ個別のリニアモータ１４，２１
に駆動連結する。両可動部１８，２５の重量同士及び弾
性支持のための支持ばね２７，２８のばね定数同士をそ
れぞれ互いに同じとし、リニアモータ１４，２１により
シリンダ７及びピストン１０を互いに逆方向に往復動さ
せてシリンダ７内の圧縮空間１２でガスを圧縮する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、リニアモータの駆
動によってガスを圧縮するリニア圧縮機、及びそのリニ
ア圧縮機を、ディスプレーサの往復動により極低温レベ
ルの寒冷を発生させる膨張機と組み合わせた逆スターリ
ングサイクルを持つスターリング冷凍機に関する技術分
野に属する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、極低温レベルの寒冷を発生さ
せる小型冷凍機の一種として、例えば特公平６―５０２
０１号公報に示されるように、ガスを圧縮するリニア圧
縮機と、該圧縮機から吐出されたガスを膨張させる膨張
機とを組み合わせたフリーディスプレーサ型スターリン
グ冷凍機は知られている。

【０００３】上記リニア圧縮機は、例えば図７に対向ピ
ストン式（ダブルピストン式）のものを示すように、密
閉状のケーシング（１０１）と、該ケーシング（１０
１）内に配置固定されたシリンダ（１０７）と、該シリ
ンダ（１０７）内に往復動可能に嵌装され、シリンダ
（１０７）の長さ方向中央部内に圧縮空間（１１２）を
区画する１対のピストン（１１０），（１１０）と、該
各ピストン（１１０）を往復駆動する駆動源としてのリ
ニアモータ（１２１），（１２１）とを備え、上記圧縮
空間（１１２）はガス通路（１３３）を介して膨張機に
接続されている。上記各リニアモータ（１２１）はシリ
ンダ（１０７）周りに配置された環状の永久磁石からな
る駆動磁石（１２２）を有し、この磁石（１２２）によ
り、シリンダ（１０７）をヨークとしてその中心と同心
の円筒状の空間（磁気ギャップ）に磁界を発生させる。
この空間には中心部にて上記ピストン（１１０）に一体
的に固定されたボビン（１２３）が配設され、該ボビン
（１２３）の外周には電磁コイルからなる駆動コイル
（１２４）が巻き付けられている。また、上記各ピスト
ン（１１０）の背面側と、シリンダ（１０７）の開口端
に対向するケーシング（１０１）内壁面との間には、そ
れぞれピストン（１１０）を往復動可能に弾性支持する
ためのばね（１２８）が架設されており、各リニアモー
タ（１２１）の駆動コイル（１２４）に所定周波数の交
流を供給することで、その駆動コイル（１２４）への電
流と磁石（１２２）による空間内の磁界との間で作用す
る電磁力によりボビン（１２３）及びそれと一体のピス
トン（１１０）を駆動して両ピストン（１１０），（１
１０）をシリンダ（１０７）内で互いに接離するように
往復移動させ、このことにより圧縮空間（１１２）で所
定周期のガス圧を発生させる。

【０００４】また、この他、図示しないが、ケーシング
内に１つのシリンダ、ピストン及びリニアモータを収容
したシングルピストン式の圧縮機も知られており、その
圧縮空間はケーシング、シリンダ及びピストンに囲まれ
た部分に区画され、ピストンはその背面にてばねにより
ケーシングに往復動可能に弾性支持される。

【０００５】一方、同様に図示しないが、膨張機は円筒
状シリンダを有し、このシリンダ内にはシリンダ内を膨
張空間と作動空間とに区画するフリーディスプレーサが
往復動可能に嵌装されている。このディスプレーサは、
内部に蓄冷器（再生式熱交換器）を充填したもので、該
蓄冷器は膨張空間及び作動空間にそれぞれ連通されてい
る。上記作動空間内には、ディスプレーサを往復動可能
に弾性支持するばねが配設されている。さらに、作動空
間は連絡管（図示せず）を介して上記圧縮機の圧縮空間
（１１２）に接続されており、圧縮機からのガス圧によ
りディスプレーサを圧縮機のピストンに対し所定の位相
差をもって往復動させてガスを膨張空間で膨張させるこ
とにより、シリンダ先端のコールドヘッドに寒冷を発生
させるようになされている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のリニ
ア圧縮機においては、ピストン（１１０）はボビン（１
２３）（詳しくは駆動コイル（１２４）等も含む）と一
体化されて可動部をなし、この可動部が中立位置を基準
に往復動するようにばね（１２８）によって懸架されて
おり、このばね（１２８）は通常、上記可動部の往復動
を効率的に行う目的で共振ばねとして用いられる。

【０００７】しかし、このように弾性部材としてのばね
（１２８）により可動部を弾性支持している構造では、
圧縮機の設置時等の姿勢変化により圧縮機に対する重力
の向きが変わると、それに伴ってピストン（１１０）の
往復動中立位置が変化してしまい、その中立位置を所定
の基準位置に確保できなくなり、この可動部の中立位置
の基準位置からのずれに起因して、ピストン（１１０）
の許容ストロークが小さくなったり、或いは圧縮空間
（１１２）での死容積（圧縮に寄与しない容積）が増大
したりして、圧縮機の圧縮性能つまり冷凍機の冷凍能力
が低下するという問題がある。

【０００８】そこで、このような重力の向きの変化に伴
ってピストンの往復動中立位置が変化するのを防止する
ために、圧縮機のシリンダ及びピストンをそれぞれケー
シング内に独立して移動可能に弾性支持し、シリンダ又
はピストンの一方にリニアモータの磁石を、また他方に
駆動コイルをそれぞれ取り付けるようにしてもよい。し
かし、その場合、１つのリニアモータによってシリンダ
及びピストンを相対移動させるので、シリンダ及びピス
トンをそれぞれ独立して確実に往復動させることは困難
となる。

【０００９】本発明は斯かる諸点に鑑みてなされたもの
で、その目的は、上記構造のリニア圧縮機の構造をさら
に改良することで、圧縮機の姿勢の変化によって重力の
向きが変化しても、そのシリンダに対するピストンの往
復動中立位置を所定の基準位置に常に安定して保持する
とともに、シリンダに対するピストンの往復動を独立し
て確実に行わせ、圧縮機の性能や冷凍機の冷凍能力を向
上維持できるようにすることにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、この発明では、リニア圧縮機のシリンダ側及びピス
トン側をいずれも移動可能な可動部として、両可動部の
重量同士及び弾性支持のための部材のばね定数同士をそ
れぞれ互いに同じとし、さらに、両可動部をそれぞれ個
別のリニアモータによって往復動させるようにした。

【００１１】具体的には、請求項１〜４はリニア圧縮機
の発明であり、請求項１の発明では、図１〜図６に示す
ように、シリンダ（７）を含み、該シリンダ（７）の軸
方向に沿って移動可能なシリンダ側可動部（１８）と、
上記シリンダ（７）内に圧縮空間（１２）を区画するよ
うにシリンダ（７）と同心に往復動可能に嵌装されたピ
ストン（１０）を含み、該ピストン（１０）の軸方向に
沿って移動可能なピストン側可動部（２５）と、上記シ
リンダ側可動部（１８）を固定体に支持するシリンダ側
弾性部材（２７）と、上記ピストン側可動部（２５）を
上記固定体に支持するピストン側弾性部材（２８）と、
上記シリンダ（７）側に連結されたシリンダ側リニアモ
ータ（１４）と、上記ピストン（１０）側に連結された
ピストン側リニアモータ（２１）とを備えている。

【００１２】そして、上記両可動部（１８），（２５）
の重量同士及び上記両弾性部材（２７），（２８）のば
ね定数同士がそれぞれ互いに同じとされている。また、
上記両リニアモータ（１４），（２１）はそれぞれシリ
ンダ側可動部（１８）及びピストン側可動部（２５）を
圧縮空間（１２）でガスが圧縮されるように逆方向に往
復駆動するように構成する。

【００１３】上記の構成により、両リニアモータ（１
４），（２１）によりそれぞれシリンダ側及びピストン
側可動部（１８），（２５）が互いに逆方向に往復駆動
され、シリンダ（７）及びピストン（１０）の間の圧縮
空間（１２）でガスが圧縮される。

【００１４】その場合、上記シリンダ側可動部（１８）
の重量とピストン側可動部（２５）の重量とが同じであ
り、しかもこれら両可動部（１８），（２５）を固定体
に連結する弾性部材（２７），（２８）のばね定数同士
も等しいため、圧縮機の設置時等の姿勢の変化によって
重力の向きが変わっても、その重力はシリンダ（７）及
びピストン（１０）の双方に同じように作用して両者の
相対位置は変化せず、シリンダ（７）及びピストン（１
０）が相対的にストロークできる範囲は重力の向きに関
係なく常に一定に維持される。その結果、ストローク低
下や死容積の増大による圧縮機の性能低下や冷凍機の冷
凍能力の低下を防止することができる。しかも、シリン
ダ側可動部（１８）及びピストン側可動部（２５）をそ
れぞれ専用のリニアモータ（１４），（２１）で駆動し
て往復動させるので、シリンダ（７）及びピストン（１
０）の各往復動を確実に行わせることができ、上記効果
がより一層確実に得られる。

【００１５】また、対向ピストン式のリニア圧縮機（図
７参照）に比べ、ピストン（１０）及びシリンダ（７）
の組合わせ構造が２組から１組に減るため、その分、ピ
ストン（１０）とシリンダ（７）との間のクリアランス
シール部の漏れ流路断面積も半減し、漏れによるロスを
低減できる。換言すれば、同等漏れになるクリアランス
シール部は対向ピストン式のリニア圧縮機の約１．３倍
にすることができる。しかも、対向ピストン式圧縮機と
全長を同じにしてシール長さを約２倍にすることもで
き、その場合の漏れ量を低減することができる。

【００１６】さらに、シリンダ（７）側及びピストン
（１０）側の双方が移動可能であるので、両者の摺動面
がいずれも径方向に可動となり、異常な接触時の摺動面
荷重が低減されて異常摩耗を防止することができる。

【００１７】また、一般に、弾性部材を径方向に剛性の
強い螺旋板ばね（フレクシャースプリング）を備えた対
向ピストン式のリニア圧縮機では、ピストンをリニアモ
ータの外に出す必要があるため、圧縮機の全長が長くな
るが、この発明では、シリンダ（７）側をリニアモータ
（１４）と軸方向の同じ位置に設けることができるの
で、圧縮機の全長を短くすることができる。また、圧縮
機の全長を大きくすることなしに、シール部とは別に往
復動部軸受け構造を設けることも可能となり、シールの
摩耗を防止ないし低減することができる。

【００１８】請求項２の発明では、図２〜図６に示す如
く、上記両弾性部材（２７），（２８）の少なくとも一
方が径方向に高い剛性を有する、上記螺旋板ばね等の板
ばねで構成されているものとする。こうすると、シリン
ダ（７）及びピストン（１０）をスムーズに往復動させ
ることができる。特に、弾性部材を上記螺旋板ばねにし
て完全なクリアランスを維持しようとするときに、組立
公差を大きく確保して圧縮機の製作が容易になる。

【００１９】請求項３の発明では、図１〜図６に示す如
く、上記ピストン側可動部（２５）はピストン（１０）
をピストン側リニアモータ（２１）に連結するピストン
支持部（９）を有し、シリンダ側可動部（１８）のシリ
ンダ（７）と上記ピストン側可動部（２５）のピストン
支持部（９）とがそれぞれリニアモータ（１４），（２
１）のヨーク（３）内に往復動可能に嵌装されており、
上記ヨーク（３）の内周部とシリンダ（７）外周部との
間、又はヨーク（３）の内周部とピストン支持部（９）
の外周部との間の少なくとも一方に、潤滑油を用いない
非油潤滑往復動軸受け構造が設けられている構成とす
る。このことで、シリンダ側可動部（１８）及びピスト
ン側可動部（２５）と各々のリニアモータ（１４），
（２１）のヨーク（３）との摺接部が圧縮空間（１２）
の外側に位置することとなり、摺接に伴う摩耗粉が圧縮
空間（１２）を経て膨張機側に侵入するのを防止して、
冷凍機の信頼性を高めることができる。

【００２０】請求項４の発明では、図１、図２及び図４
に示すように、シリンダ側可動部（１８）又はピストン
側可動部（２５）の少なくとも一方に、両可動部（１
８），（２５）の移動方向に延びかつ圧縮空間（１２）
に連通するガス通路を内有する連絡管（３１）が設けら
れ、上記連絡管（３１）は、固定体にクリアランスシー
ル構造を介して往復動可能に支持されている構成とす
る。こうすると、シリンダ（７）側及びピストン（１
０）側が共に往復動する構造であっても、シリンダ
（７）及びピストン（１０）によって区画形成される圧
縮空間（１２）を圧縮機外（膨張機）に対し、ガスの漏
れを防止しながら容易に接続することができる。

【００２１】請求項５〜９は逆スターリングサイクルを
持つスターリング冷凍機の発明であり、請求項５の発明
では、図１〜図３、図５及び図６に示すように、上記請
求項１のリニア圧縮機に対し、膨張機側シリンダ（５
０）と、該シリンダ（５０）内に往復動可能に嵌装さ
れ、シリンダ（５０）内に上記リニア圧縮機の圧縮空間
（１２）に連通する膨張空間（５４）を区画するディス
プレーサ（５２）とを備え、上記リニア圧縮機の圧縮空
間（１２）のガス圧によりシリンダ（５０）内でディス
プレーサ（５２）を圧縮機のシリンダ（７）及びピスト
ン（１０）の往復動と所定の位相差をもって往復動させ
て膨張空間（５４）内のガスの膨張により寒冷を発生さ
せる膨張機を組み合わせてなることを特徴とするものと
する。この発明でも請求項１の発明と同様の作用効果が
得られる。

【００２２】請求項６の発明では、上記請求項５の発明
において、図３、図５及び図６に示すように、リニア圧
縮機のシリンダ側可動部（１８）又はピストン側可動部
（２５）の少なくとも一方に、両可動部（１８），（２
５）の移動方向に延びかつ圧縮空間（１２）に連通する
ガス通路を内有する圧縮機側連絡管（３１）が設けられ
ている一方、膨張機のディスプレーサ（５２）に、該デ
ィスプレーサ（５２）の移動方向に延びかつ膨張空間
（５４）に連通するガス通路を内有する膨張機側連絡管
（５８）が設けられ、上記両連絡管（３１），（５８）
の一方が他方の連絡管（５８），（３１）内にクリアラ
ンスシール構造を介して往復動可能に嵌合支持されてい
る構成とする。この構成でも請求項４の発明と同様の効
果が得られる。

【００２３】請求項７の発明では、請求項５又は６の発
明において、図１〜図３、図５及び図６に示す如く、膨
張機のディスプレーサ（５２）を圧縮機の固定体に対し
往復動可能に弾性支持する膨張機側弾性部材（５６）が
設けられている構成とする。

【００２４】請求項８の発明では、請求項７の発明にお
いて、図２、図３、図５及び図６に示すように、膨張機
側弾性部材（５６）は、径方向に高い剛性を有する板ば
ねで構成する。このことで、膨張機シリンダ（５０）内
にディスプレーサ（５２）を適正位置に嵌挿して、その
ディスプレーサ（５２）をスムーズに往復動させること
ができる。

【００２５】請求項９の発明では、請求項８の発明にお
いて、図３、図５及び図６に示すように、膨張機側弾性
部材（５６）は、膨張機側連絡管（５８）に連結されて
いるものとする。

【００２６】

【発明の実施の形態】

（実施形態１）図１は本発明の実施形態１に係る逆スタ
ーリングサイクルを持ったスターリング冷凍機（Ｒ）を
示し、この冷凍機（Ｒ）はリニア圧縮機（Ｃ）とフリー
ディスプレーサ型膨張機（Ｅ）とを組み合わされて構成
されている。

【００２７】上記圧縮機（Ｃ）は上下方向に延びる密閉
円筒状のケーシング（１）を有する。このケーシング
（１）は固定体を構成するもので、上下方向の中心線を
有する円筒壁部（１ａ）と、この円筒壁部（１ａ）の両
端開口部を気密状に閉塞する上側壁部（１ｂ）及び下側
壁部（１ｃ）とからなる。ケーシング（１）内には、上
下両端が開放された上下方向に延びる純鉄等の磁性材料
からなる１つの円筒状のヨーク（３）（継鉄）がケーシ
ング（１）と同心状に嵌合固定されている。このヨーク
（３）は後述する２つのリニアモータ（１４），（２
１）の共通部品を構成するものであり、その上端面には
該上端面を環状に切り欠いてなる上側環状溝（４）が、
また下端面には該下端面を環状に切り欠いてなる下側環
状溝（５）がそれぞれ上下に対応してかつヨーク（３）
と同心に形成されている。

【００２８】上記円筒状ヨーク（３）内の上側部には圧
縮機側シリンダ（７）が上下方向に摺動可能に嵌挿され
ている。このシリンダ（７）は下側に開放された円筒形
状のもので、その閉塞端側である上端部に他の部分より
も大径のフランジ（７ａ）が一体に形成されている。

【００２９】一方、ヨーク（３）内の下側部には後述の
ピストン（１０）をピストン側リニアモータ（２１）に
連結するためのピストン支持部（９）が上下方向に摺動
可能に嵌挿されている。このピストン支持部（９）は下
側に開放された円筒形状のもので、その開口端側である
下端部に他の部分よりも大径のフランジ（９ａ）が一体
に形成されている。ピストン支持部（９）の閉塞端側で
ある上端部にはピストン支持部（９）よりも若干小径の
円柱状ピストン（１０）が同心に移動一体に取付固定さ
れ、このピストン（１０）は上記シリンダ（７）内に往
復動可能に嵌装されており、このピストン（１０）によ
ってシリンダ（７）内上部に圧縮空間（１２）が区画さ
れている。

【００３０】そして、上記ヨーク（３）の内周部とシリ
ンダ（７）外周部及びピストン支持部（９）の外周部と
の間は、潤滑油を用いない非油潤滑往復動軸受け構造に
設けられている。

【００３１】上記シリンダ（７）は該シリンダ（７）を
ヨーク（３）内で往復動させるシリンダ側リニアモータ
（１４）に連結されている。このシリンダ側リニアモー
タ（１４）は、ヨーク（３）の上側環状溝（４）の内周
側面に外周側面との間に円環状の空間をあけた状態で外
嵌合固定された環状の永久磁石からなる駆動磁石（１
５）を有し、この駆動磁石（１５）により上側環状溝
（４）周りのヨーク（３）を鉛直面に沿った方向の磁束
を発生させて、駆動磁石（１６）外周面と上側環状溝
（４）外周側面との間の磁気ギャップに所定強度の磁界
（静止磁場）を発生させる。

【００３２】上記シリンダ（７）上端のフランジ（７
ａ）の外周には、リニアモータ（１４）の駆動部として
の円筒状ボビン（１６）が上端側（基端側）にて移動一
体に結合されている。このボビン（１６）は、シリンダ
（７）と同心状に上記上側環状溝（４）内に延びて上記
駆動磁石（１５）外周面と上側環状溝（４）の外周側面
との間の磁気ギャップに上下方向に往復動可能に配置さ
れている。ボビン（１６）の外周には駆動磁石（１５）
と対応した位置に電磁コイルからなる駆動コイル（１
７）が巻回されている。そして、上記ボビン（１６）、
駆動コイル（１７）及びシリンダ（７）（詳細には後述
の圧縮機側連絡管（３１）を含む）によりシリンダ側可
動部（１８）が構成されている。よって、このシリンダ
側可動部（１８）はシリンダ（７）の軸方向に沿って移
動可能とされかつシリンダ側リニアモータ（１４）によ
って往復動されるようになっている。

【００３３】一方、上記ピストン（１０）も同様に、該
ピストン（１０）をヨーク（３）内で往復駆動させる駆
動源としてのピストン側リニアモータ（２１）に連結さ
れている。このピストン側リニアモータ（２１）は上記
シリンダ側リニアモータ（１４）と同じもので、ヨーク
（３）の下側環状溝（５）の内周側面に外周側面との間
に円環状の空間をあけた状態で外嵌合固定された環状の
永久磁石からなる駆動磁石（２２）を有し、この駆動磁
石（２２）により下側環状溝（５）周りのヨーク（３）
を鉛直面に沿って流れる磁束を発生させて、駆動磁石
（２２）外周面と下側環状溝（５）外周側面との間の磁
気ギャップに所定強度の磁界を発生させる。

【００３４】上記ピストン支持部（９）下端のフランジ
（９ａ）の外周には円筒状ボビン（２３）が下端側（基
端側）にて移動一体に結合されている。このボビン（２
３）は、ピストン（１０）と同心状に下側環状溝（５）
内に延びて上記駆動磁石（２２）外周面と下側環状溝
（５）の外周側面との間の磁気ギャップに上下方向に往
復動可能に配置されている。ボビン（２３）の外周には
上記駆動磁石（２２）と対応した位置に電磁コイルから
なる駆動コイル（２４）が巻回されている。そして、上
記ボビン（２３）、駆動コイル（２４）、ピストン支持
部（９）及びピストン（１０）でピストン側可動部（２
５）が構成されており、よって、このピストン側可動部
（２５）はピストン（１０）（シリンダ（７））の軸方
向に沿って移動可能とされかつピストン側リニアモータ
（２１）によって往復動されるようになっている。そし
て、このピストン側可動部（２５）の重量と上記シリン
ダ側可動部（１８）の重量とは互いに同じに設定されて
いる。

【００３５】上記各リニアモータ（１４），（２１）の
駆動コイル（１７），（２４）はそれぞれ圧縮機（Ｃ）
外の電源（図示せず）に接続されており、この電源から
両リニアモータ（１４），（２１）の駆動コイル（１
７），（２４）に同期して所定周波数の交流を供給する
ことにより、シリンダ（７）及びピストン（１０）を後
述の支持ばねによるばね定数等で決まる共振周波数で互
いに接離するように逆方向に往復動させて、圧縮空間
（１２）で所定周期のガス圧を発生させるように構成さ
れている。

【００３６】上記シリンダ側可動部（１８）におけるシ
リンダ（７）上端のフランジ部（７ａ）上面と、これに
対向するケーシング（１）の上側壁部（１ｂ）との間に
は、シリンダ側可動部（１８）をケーシング（１）に対
し上下方向に往復動可能に弾性支持するシリンダ側弾性
部材としてのコイルばねからなるシリンダ側支持ばね
（２７）が掛け渡されており、この支持ばね（２７）に
よってシリンダ（７）をヨーク（３）に対し所定の中立
位置から弾性をもって往復動するように弾性保持してい
る。

【００３７】一方、ピストン側可動部（２５）における
ピストン支持部（９）内の底面（上面）と、これに対向
するケーシング（１）の下側壁部（１ｃ）との間には、
ピストン側可動部（２５）をケーシング（１）に対し上
下方向に往復動可能に弾性支持するピストン側弾性部材
としてのコイルばねからなるピストン側支持ばね（２
８）が掛け渡されており、この支持ばねによってピスト
ン（１０）をヨーク（３）に対し所定の中立位置から弾
性をもって往復動するように弾性保持している。そし
て、上記シリンダ側支持ばね（２７）及びピストン側支
持ばね（２８）の両ばね定数同士は互いに同じとされて
いる。

【００３８】上記シリンダ（７）の上端部には、シリン
ダ側可動部（１８）及びピストン側可動部（２５）の移
動方向（上下方向）に延びる圧縮機側連絡管（３１）が
気密状に貫通されて固定され、その連絡管（３１）の内
部には上記圧縮空間（１２）に連通するガス通路が形成
されている。

【００３９】また、ケーシング（１）の上側壁部（１
ｂ）の中心部には該上側壁部（１ｂ）を気密状に貫通す
る上下方向に延びる支持配管（３２）が下部をケーシン
グ（１）内に突出させた状態で取付固定されている。こ
の支持配管（３２）は上記圧縮機側連絡管（３１）の外
径よりも少しだけ大きい内径を有するもので、そのケー
シング（１）内に突出する下部には圧縮機側連絡管（３
１）の上端部がクリアランスシール構造を介して摺動可
能（往復動可能）にかつガスの流通可能に嵌挿支持され
ている。

【００４０】これに対し、膨張機（Ｅ）は、上記圧縮機
（Ｃ）におけるケーシング（１）の上側壁部（１ｂ）上
面に上記支持配管（３２）の上側開口を覆うように気密
状に取付固定された上下方向の軸心を有する膨張機側シ
リンダ（５０）を備えている。このシリンダ（５０）は
下側が開放された有底円筒状のもので、その閉塞端たる
上端部には寒冷を得るコールドヘッド（５１）が形成さ
れている。

【００４１】また、上記膨張機側シリンダ（５０）の内
部にはディスプレーサ（５２）が往復動可能に嵌挿さ
れ、このディスプレーサ（５２）によってシリンダ（５
０）内の空間が下側の作動空間（５３）と上側の膨張空
間（５４）とに区画されている。上記作動空間（５３）
は上記支持配管（３２）内の空間と圧縮機側連絡管（３
１）内のガス通路とを介して圧縮機（Ｃ）の圧縮空間
（１２）に連通しており、この作動空間（５３）にはデ
ィスプレーサ（５２）を圧縮機（Ｃ）のケーシング
（１）に往復動可能に弾性支持する弾性部材としての膨
張機側支持ばね（５６）が架設されている。

【００４２】上記ディスプレーサ（５２）は中空円筒状
のもので、その下壁部にはディスプレーサ（５２）内を
作動空間（５３）に連通する下側連通孔（５２ａ）が、
また上壁部にはディスプレーサ（５２）内を膨張空間
（５４）に連通する上側連通孔（５２ｂ）がそれぞれ形
成されている。よって、上記膨張空間（５４）は、ディ
スプレーサ（５２）の内部空間、作動空間（５３）、支
持配管（３２）内の空間、及び圧縮機側連絡管（３１）
内のガス通路を介して圧縮機（Ｃ）の圧縮空間（１２）
に連通されている。

【００４３】上記ディスプレーサ（５２）内の空間には
蓄冷器（５５）（再生式熱交換器）が充填されており、
リニア圧縮機（Ｃ）の圧縮空間（１２）からのガス圧に
より、ディスプレーサ（５２）をシリンダ（５０）内で
圧縮機（Ｃ）のシリンダ（７）及びピストン（１０）の
往復動と所定の位相差をもって往復動させてガス（例え
ばヘリウムガス）を膨張空間（５４）で膨張させること
により、シリンダ（５０）上端のコールドヘッド（５
１）に寒冷を発生させるようにしている。

【００４４】尚、上記リニア圧縮機（Ｃ）のヨーク
（３）内にはガス抜き孔（６）がヨーク（３）内面とピ
ストン（１０）外周面との間の空間を上側環状溝（４）
及び下側環状溝（５）の各内部に連通するように設けら
れており、このガス抜き孔（６）によりヨーク（３）内
でのシリンダ（７）及びピストン（１０）の往復動をス
ムーズに行わせるようにしている。

【００４５】次に、上記実施形態の作動について説明す
る。冷凍機（Ｒ）の運転開始に伴い、圧縮機（Ｃ）にお
けるシリンダ側及びピストン側リニアモータ（１４），
（２１）の駆動コイル（１７），（２４）に駆動電源か
ら所定周波数の交流が同期して通電される。この通電に
伴い、各駆動コイル（１７），（２４）に供給された電
流と駆動磁石（１５），（２２）による磁界との間の作
用により、ボビン（１６）やシリンダ（７）等からなる
シリンダ側可動部（１８）と、ボビン（２３）やピスト
ン（１０）等からなるピストン側可動部（２５）とがそ
れぞれ各々の中立位置から互いに接離するように逆向き
に往復動し、この各可動部（１８），（２５）における
シリンダ（７）及びピストン（１０）の接離により圧縮
空間（１２）の容積が増減変化し、この圧縮空間（１
２）内に所定周期の圧力波が生じる。この圧縮空間（１
２）はシリンダ（７）と一体的な圧縮機側連絡管（３
１）内のガス通路及び支持配管（３２）内の空間を介し
て膨張機（Ｅ）に連通しているため、膨張機（Ｅ）では
ディスプレーサ（５２）が上記圧縮空間（１２）の圧力
波と同じ周期で位相遅れをもって往復動してその膨張空
間（５４）でのガスの膨張により寒冷が生じ、このディ
スプレーサ（５２）の往復動の繰返しによりシリンダ
（５０）先端のコールドヘッド（５１）が次第に極低温
レベルに冷却される。

【００４６】そして、例えば上記冷凍機（Ｒ）が設置等
の要求により、図１に示すようにリニア圧縮機（Ｃ）及
び膨張機（Ｅ）のシリンダ軸心を上下方向にした状態で
膨張機（Ｅ）を上側にした縦姿勢から、逆に膨張機
（Ｅ）を下側にした縦姿勢や、或いは両者のシリンダ軸
心を水平方向にした横姿勢等に変化することがあり、そ
の場合、その姿勢変化に伴って圧縮機（Ｃ）及び膨張機
（Ｅ）にかかる重力の向きが変わる。しかし、この実施
形態の冷凍機（Ｒ）は、圧縮機（Ｃ）のシリンダ（７）
及びピストン（１０）の双方がそれぞれケーシング
（１）のヨーク（３）内で往復動可能であり、そのシリ
ンダ（７）を含むシリンダ側可動部（１８）の重量とピ
ストン（１０）を含むピストン側可動部（２５）の重量
とが同じで、しかも両可動部（１８），（２５）をそれ
ぞれケーシング（１）に支持するシリンダ側支持ばね
（２７）及びピストン側支持ばね（２８）のばね定数同
士も互いに等しいので、上記の如き姿勢変化によって重
力の向きが変わっても、その重力はシリンダ（７）及び
ピストン（１０）の双方に同じように作用して両者の相
対位置は変化しないこととなる。このため、圧縮機
（Ｃ）のシリンダ（７）及びピストン（１０）が相対的
にストロークできる範囲は重力の向きに関係なく常に一
定に維持され、ストローク低下や死容積の増大による圧
縮機（Ｃ）の性能低下や冷凍機（Ｒ）の冷凍能力の低下
を防止することができる。しかも、シリンダ側可動部
（１８）及びピストン側可動部（２５）をそれぞれ専用
のリニアモータ（１４），（２１）で駆動して往復動さ
せるので、シリンダ（７）及びピストン（１０）の各往
復動を確実に行わせることができ、上記効果が確実に得
られる。

【００４７】また、対向ピストン式のリニア圧縮機に比
べ、ピストン（１０）及びシリンダ（７）の組合わせ構
造が２組から１組に減るため、その分、ピストン（１
０）とシリンダ（７）との間のクリアランスシール部の
漏れ流路断面積も半減することとなり、漏れによるロス
を低減できる。換言すれば、同等漏れになるクリアラン
スは対向ピストン式のリニア圧縮機の約１．３倍にする
ことができる。しかも、対向ピストン型圧縮機と全長を
同じにしてシール長さを約２倍にすることもでき、その
場合の漏れ量を低減することができる。

【００４８】さらに、シリンダ（７）側及びピストン
（１０）側の双方が移動可能であるので、両者の摺動面
がいずれも径方向に可動となり、異常な接触時の摺動面
荷重が低減されて異常摩耗を防止することができる。

【００４９】また、一般に、径方向に剛性の強い螺旋板
ばねを備えた対向ピストン式のリニア圧縮機の全長が長
くなる。しかし、この対向ピストン式のリニア圧縮機に
比較して、この実施形態の圧縮機（Ｃ）では、シリンダ
（７）側をリニアモータ（１４）と軸方向の同じ位置に
設けることができるので、圧縮機（Ｃ）の全長を短くす
ることができる。また、圧縮機（Ｃ）の全長を大きくす
ることなしに、シール部とは別に往復動部軸受けを設け
ることも可能となり、シールの摩耗を防止ないし低減す
ることができる。

【００５０】また、上記圧縮機（Ｃ）においてリニアモ
ータ（１４），（２１）のヨーク（３）内にピストン側
可動部（２５）におけるピストン支持部（９）とシリン
ダ側可動部（１８）のシリンダ（７）とがそれぞれ往復
動可能に嵌装され、このヨーク（３）の内周部とシリン
ダ（７）外周部及びピストン支持部（９）の外周部との
間は、潤滑油を用いない非油潤滑往復動軸受け構造であ
るので、シリンダ側可動部（１８）のシリンダ（７）及
びピストン側可動部（２５）のピストン支持部（９）と
各々のリニアモータ（１４），（２１）の共通のヨーク
（３）との摺接部は圧縮空間（１２）の外側に位置す
る。このため、シリンダ（７）及びピストン（１０）の
往復動に伴い上記摺接部に摩耗粉が発生しても、その摩
耗粉は圧縮空間（１２）に入らず、その圧縮空間（１
２）を経て膨張機（Ｅ）側に侵入することもなく、よっ
て冷凍機（Ｒ）の作動信頼性を高めることができる。

【００５１】さらに、シリンダ側可動部（１８）に、そ
の移動方向に延びかつ圧縮空間（１２）に連通するガス
通路を有する連絡管（３１）が貫通支持され、この連絡
管（３１）はケーシング（１）側の支持配管（３２）に
クリアランスシール構造を介して往復動可能に支持され
ているので、上記のようにシリンダ（７）側及びピスト
ン（１０）側が共に往復動する構造であっても、シリン
ダ（７）内にピストン（１０）によって区画形成される
圧縮空間（１２）を圧縮機（Ｃ）外の膨張機（Ｅ）に対
し、ガスの漏れを防止しながら容易に接続することがで
きる。

【００５２】（実施形態２）図２は本発明の実施形態２
を示し（尚、以下の各実施形態では図１と同じ部分につ
いては同じ符号を付してその詳細な説明は省略する）、
上記実施形態１では、圧縮機（Ｃ）のシリンダ側可動部
（１８）及びピストン側可動部（２５）をそれぞれケー
シング（１）に支持する支持ばねをコイルばねで構成し
ているのに対し、このコイルばねを板ばねに変えたもの
である。

【００５３】すなわち、この実施形態では、シリンダ側
可動部（１８）のシリンダ（７）に一体的に貫通固定さ
れている圧縮機側連絡管（３１）の中間部に板ばねから
なるシリンダ側支持ばね（２７）の中心部が取付固定さ
れ、この支持ばね（２７）の外周部はケーシング（１）
の円筒壁部（１ａ）内周面の上端部に移動不能に取付固
定されている。この支持ばね（２７）となる板ばねは、
円板状の薄板ばね材に対し半径方向に延びる複数の非連
続状のスリットを形成して中心部が外周部に対し中心線
方向に相対移動できるようにしたもので、構造上、径方
向に高い剛性を有する。

【００５４】一方、ピストン側可動部（２５）のピスト
ン支持部（９）は円柱状のもので、その下端面の中心部
にはばね取付部（３５）が突設され、このばね取付部
（３５）には、上記シリンダ側支持ばね（２７）と同じ
構造の板ばねからなるピストン側支持ばね（２８）の中
心部が取付固定され、この支持ばね（２８）の外周部は
ケーシング（１）の円筒壁部（１ａ）内周面の下端部に
移動不能に取付固定されている。その他の構成は上記実
施形態１と同じである。

【００５５】したがって、この実施形態においても、実
施形態１と同様の作用効果を奏することができる。特
に、この実施形態の場合、圧縮機（Ｃ）の各支持ばね
（２７），（２８）が径方向に高い剛性を有する板ばね
であるので、ヨーク（３）内にシリンダ（７）及びピス
トン（１０）を適正位置に嵌挿して、そのシリンダ
（７）及びピストン（１０）をスムーズに往復動させる
ことができる利点がある。また、径方向に剛性の強い螺
旋板ばねで完全なクリアランスを維持しようとする場
合、組立公差を大きく確保して圧縮機（Ｃ）を容易に製
造することができる。

【００５６】（実施形態３）図３は実施形態３を示し、
上記実施形態２では、膨張機（Ｅ）の支持ばね（５６）
をコイルばねで構成しているのに対し、この支持ばね
（５６）を板ばねに変えたものである。

【００５７】すなわち、この実施形態では、実施形態２
の構成（図２参照）において、圧縮機（Ｃ）のケーシン
グ（１）の上側壁部（１ｂ）には膨張機（Ｅ）のシリン
ダ（５０）内径と略同径の連絡孔（３６）が貫通形成さ
れ、この連絡孔（３６）は膨張機側シリンダ（５０）の
下端開口部により気密状に閉塞されている。また、膨張
機（Ｅ）のディスプレーサ（５２）の下端には、該ディ
スプレーサ（５２）の移動方向たる上下方向に延びる膨
張機側連絡管（５８）が移動一体に気密状に取り付けら
れ、この膨張機側連絡管（５８）の内部には、ディスプ
レーサ（５２）内の蓄冷器（５５）を介してシリンダ
（５０）内上端の膨張空間（５４）に連通するガス通路
が形成されている。そして、この膨張機側連絡管（５
８）の下端部は圧縮機（Ｃ）のケーシング（１）内上端
部に延び、その下端部には、シリンダ側支持ばね（２
７）やピストン側支持ばね（２８）と同じ構造の板ばね
からなる膨張機側支持ばね（５６）の中心部が取付固定
され、この支持ばね（５６）の外周部はケーシング
（１）の円筒壁部（１ａ）内周面の上端部に移動不能に
取付固定されている。また、上記膨張機側連絡管（５
８）の下端部内には、シリンダ（７）と一体の圧縮機側
連絡管（３１）の上端部がクリアランスシール構造を介
して往復動可能に嵌挿されており、この膨張機側連絡管
（５８）内に圧縮機側連絡管（３１）により作動空間
（５３）が区画されている。その他の構成は上記実施形
態２と同じである。よって、この実施形態でも実施形態
２と同様の効果が得られる。

【００５８】また、膨張機側支持ばね（５６）が径方向
に高い剛性を有する板ばねで構成されているので、膨張
機シリンダ（５０）内にディスプレーサ（５２）を適正
位置に嵌挿して、そのディスプレーサ（５２）をスムー
ズに往復動させることができる。

【００５９】（実施形態４）図４は実施形態４に係るリ
ニア圧縮機（Ｃ）を示す。すなわち、上記各実施形態で
は、圧縮機（Ｃ）のリニアモータ（１４），（２１）の
ヨーク（３）を両リニアモータ（１４），（２１）で共
通化しているのに対し、この実施形態では、上側に位置
するシリンダ側ヨーク（３ａ）と、下側に位置するピス
トン側ヨーク（３ｂ）とがそれぞれ独立して設けられ、
両ヨーク（３ａ），（３ｂ）は上下に間隔をあけて配置
されている。そして、シリンダ側ヨーク（３ａ）内には
シリンダ（７）が、またピストン側ヨーク（３ｂ）内に
はピストン支持部（９）がそれぞれ潤滑油を用いない非
油潤滑往復動軸受け構造により往復動可能に嵌装されて
いる。

【００６０】圧縮機（Ｃ）におけるピストン（１０）
は、下側に開放された有底円筒状のもので、その下端部
の周りに円筒状のピストン支持部（９）が移動一体に固
定され、ピストン（１０）の下端部にはばね取付部（３
５）がピストン（１０）の下側開口を閉塞するように取
り付けられている。

【００６１】そして、上記両リニアモータ（１４），
（２１）のヨーク（３ａ），（３ｂ）間には板ばねから
なる２つの支持ばね（２７），（２８）が配置され、そ
の上側の支持ばね（２７）は、シリンダ（７）の下端部
を支持する下側のシリンダ側支持ばねを構成するもので
（シリンダ（７）の上端部を支持する上側のシリンダ側
支持ばね（２７）は圧縮機側連絡管（３１）に取付固定
されている）、その中心部がシリンダ（７）の下端部
に、また外周部がケーシング（１）の円筒部内周面にそ
れぞれ取付固定されている。

【００６２】一方、下側の支持ばね（２８）はピストン
（１０）の上端部を支持する上側のピストン側支持ばね
を構成するもので（ピストン（１０）の下端部を支持す
る下側のピストン側支持ばね（２８）は上記ばね取付部
（３５）に取付固定されている）、その中心部がシリン
ダ（７）の中間部に、また外周部がケーシング（１）の
円筒部内周面にそれぞれ取付固定されている。

【００６３】したがって、この実施形態でも上記各実施
形態と同様の作用効果を奏することができる。また、圧
縮機（Ｃ）のシリンダ（７）及びピストン（１０）がそ
れぞれ軸方向の２箇所で支持ばね（２７），（２７），
（２８），（２８）で支持されているので、シリンダ
（７）及びピストン（１０）の半径方向の動きを低減し
て、それらをより一層スムーズに往復動させることがで
きる。

【００６４】（実施形態５）図５は実施形態５を示し、
上記実施形態４の構成の圧縮機（Ｃ）（図４参照）に、
実施形態３の構成（図３参照）の膨張機（Ｅ）を組み合
わせたものである。

【００６５】すなわち、この実施形態では、膨張機
（Ｅ）のディスプレーサ（５２）に移動一体に連結され
ている膨張機側連絡管（５８）において圧縮機（Ｃ）の
ケーシング（１）内に位置する部分が比較的長く設定さ
れ、この膨張機側連絡管（５８）には上下に間隔をあけ
た部分にそれぞれ上下１対の膨張機側支持ばね（５
６），（５６）の中心部が取付固定され、この各支持ば
ね（５６）の外周部はそれぞれケーシング（１）内周面
に取付固定されている。

【００６６】この実施形態の場合、膨張機（Ｅ）のディ
スプレーサ（５２）を圧縮機（Ｃ）のケーシング（１）
に対し上下１対の支持ばね（５６），（５６）によって
支持するので、そのディスプレーサ（５２）の半径方向
の動きを低減して、それを圧縮機（Ｃ）のシリンダ
（７）及びピストン（１０）と同様にスムーズに往復動
させることができる。

【００６７】（実施形態６）図６は実施形態６を示し、
上記実施形態５の構成（図５参照）において、圧縮機
（Ｃ）のピストン側可動部（２５）におけるピストン支
持部（９）の構造を変えたものである。

【００６８】すなわち、この実施形態では、ピストン支
持部（９）はピストン側リニアモータ（１４），（２
１）のヨーク（３ｂ）の内径よりも小径のロッド状のも
のからなり、そのヨーク（３ｂ）内の中心部にヨーク
（３ｂ）内周面と非接触状態で嵌挿されている。このピ
ストン支持部（９）の上端部はピストン（１０）の下端
部に移動一体に取付固定され、このピストン（１０）は
シリンダ側リニアモータ（１４）のヨーク（３ａ）内に
往復動可能に嵌挿されたシリンダ（７）内に位置する。
また、ピストン支持部（９）は下部にフランジ（９ａ）
を有し、このフランジ（９ａ）の外周部がピストン側リ
ニアモータ（２１）のボビン（２３）に移動一体に取り
付けられている。すなわち、この実施形態では、上記各
実施形態とは異なり、ピストン支持部（９）とヨーク
（３ｂ）との間に非油潤滑往復動軸受け構造が設けられ
ていない。その他は上記実施形態５と同様の構成であ
る。よって、この実施形態でも、実施形態５と同様の効
果が得られる。

【００６９】尚、上記各実施形態においては、圧縮機
（Ｃ）のケーシング（１）の支持配管（３２）又は膨張
機側連絡管（５８）内に圧縮機側連絡管（３１）をクリ
アランスシール構造を介して往復動可能に嵌挿している
が、逆に、圧縮機側連絡管（３１）を支持配管（３２）
又は膨張機側連絡管（５８）よりも大径にして、その圧
縮機側連絡管（３１）内に支持配管（３２）又は膨張機
側連絡管（５８）をクリアランスシール構造を介して往
復動可能に嵌挿するようにしてもよい。

【００７０】また、上記各実施形態では圧縮機側連絡管
（３１）をシリンダ（７）側に設けているが、ピストン
（１０）側に設けることもできる。さらに、シリンダ
（７）側及びピストン（１０）側の双方に設けてもよ
い。

【００７１】また、上記各実施形態では、ヨーク
（３），（３ａ），（３ｂ）の内周面とシリンダ（７）
及びピストン支持部（９）の各外周部との間に非油潤滑
往復動軸受け構造を設けているが、ヨーク（３），（３
ａ），（３ｂ）の内周面とシリンダ（７）又はピストン
支持部（９）各外周部との間の少なくとも一方に設ける
ようにしてもよい。

【００７２】さらに、上記各実施形態では、リニア圧縮
機（Ｃ）におけるシリンダ側支持ばね（２７）及びピス
トン側支持ばね（２８）を共に同じコイルばね又は板ば
ねで構成しているが、両支持ばね（２７），（２８）の
一方をコイルばねで構成し、他方を板ばねで構成するよ
うに組み合わせることもできる。

【００７３】以上説明したように、請求項１、５、７及
び９の発明によると、膨張機と組み合わされて、逆スタ
ーリングサイクルを持つスターリング冷凍機を構成する
リニア圧縮機のシリンダ側及びピストン側をいずれも移
動可能な可動部としてそれぞれ個別のリニアモータに駆
動連結するとともに、両可動部の重量同士及び弾性支持
のための弾性部材のばね定数同士をそれぞれ互いに同じ
とし、リニアモータの駆動によりシリンダ側可動部及び
ピストン側可動部を互いに逆方向に往復駆動させてシリ
ンダ内の圧縮空間でガスを圧縮するようにしたことによ
り、圧縮機の設置時等の姿勢の変化によって重力の向き
が変わっても、シリンダ及びピストンが相対的にストロ
ークできる範囲を重力の向きに関係なく常に一定に維持
できるとともに、シリンダ及びピストンの各往復動を専
用のリニアモータの駆動によって確実に行わせることが
でき、ストローク低下や死容積の増大による圧縮機の性
能低下や冷凍機の冷凍能力の低下を防止することができ
る。また、対向ピストン式のリニア圧縮機に比べ、ピス
トンとシリンダとの間のクリアランスシール部の漏れ流
路断面積を半減して漏れによるロスを低減できるととも
に、同等漏れになるクリアランスを大きく設定でき、組
立公差を大きく確保して圧縮機の製作容易化を図ること
ができる。さらに、シリンダ側及びピストン側の両者の
摺動面がいずれも径方向に可動となるので、異常な接触
時の摩耗を防止することができる。また、シリンダ側を
リニアモータと軸方向の同じ位置に設けて、圧縮機の全
長を短くすることができる。また、圧縮機の全長を大き
くすることなしに、シール部とは別に往復動部軸受けを
設けることも可能となり、シールの摩耗を防止ないし低
減することができる。

【００７４】請求項２の発明では、圧縮機のシリンダ側
及びピストン側弾性部材の少なくとも一方を径方向に高
い剛性を有する板ばねで構成した。また、請求項８の発
明では、膨張機の弾性部材を同様の板ばねで構成した。
これらの発明によれば、圧縮機のシリンダ及びピストン
又は膨張機のディスプレーサの往復動のスムーズ化を図
ることができる。

【００７５】請求項３の発明によると、シリンダ側可動
部のシリンダとピストン側可動部のピストン支持部とを
それぞれリニアモータのヨーク内に往復動可能に嵌装
し、ヨークの内周部とシリンダ外周部との間、及びヨー
クの内周部とピストン支持部の外周部との間の少なくと
も一方に非油潤滑往復動軸受け構造を設けたことによ
り、摺接に伴う摩耗粉が圧縮空間を経て膨張機側に侵入
するのを防止して冷凍機の信頼性の向上を図ることがで
きる。

【００７６】請求項４の発明では、シリンダ側可動部又
はピストン側可動部の少なくとも一方に、両可動部の移
動方向に延びかつ圧縮空間に連通するガス通路を内有す
る連絡管を設け、この連絡管を固定体にクリアランスシ
ール構造を介して往復動可能に支持した。また、請求項
６の発明では、上記した連絡管に加え、膨張機側にディ
スプレーサの移動方向に延びかつ膨張空間に連通するガ
ス通路を内有する膨張機側連絡管を設け、これら両連絡
管の一方を他方の連絡管内にクリアランスシール構造を
介して往復動可能に嵌合支持した。これらの発明によれ
ば、シリンダ側及びピストン側が共に往復動する構造で
あっても、シリンダ及びピストンによって区画形成され
る圧縮空間を圧縮機外（膨張機）にガス漏れの防止状態
で容易に接続することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態１に係るスターリング冷凍機
を示す断面図である。

【図２】実施形態２を示す図１相当図である。

【図３】実施形態３を示す図１相当図である。

【図４】実施形態４に係るリニア圧縮機を示す断面図で
ある。

【図５】実施形態５を示す図１相当図である。

【図６】実施形態６を示す図１相当図である。

【図７】従来例を示す図４相当図である。

【符号の説明】

（Ｒ） スターリング冷凍機 （Ｃ） リニア圧縮機 （１） ケーシング（固定体） （３），（３ａ），（３ｂ） ヨーク （７） 圧縮機側シリンダ （９） ピストン支持部 （１０） ピストン （１２） 圧縮空間 （１４） シリンダ側リニアモータ （１８） シリンダ側可動部 （２１） ピストン側リニアモータ （２５） ピストン側可動部 （２７） シリンダ側支持ばね（シリンダ側弾性部材） （２８） ピストン側支持ばね（ピストン側弾性部材） （３１） 圧縮機側連絡管 （Ｅ） 膨張機 （５０） 膨張機側シリンダ （５２） ディスプレーサ （５４） 膨張空間 （５６） 膨張機側支持ばね（膨張機側弾性部材） （５８） 膨張機側連絡管

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリンダ（７）を含み、該シリンダ
   （７）の軸方向に沿って移動可能なシリンダ側可動部
   （１８）と、 上記シリンダ（７）内に圧縮空間（１２）を区画するよ
   うにシリンダ（７）と同心に往復動可能に嵌装されたピ
   ストン（１０）を含み、該ピストン（１０）の軸方向に
   沿って移動可能なピストン側可動部（２５）と、 上記シリンダ側可動部（１８）を固定体に支持するシリ
   ンダ側弾性部材（２７）と、 上記ピストン側可動部（２５）を上記固定体に支持する
   ピストン側弾性部材（２８）と、 上記シリンダ側可動部（１８）を往復動させるシリンダ
   側リニアモータ（１４）と、 上記ピストン側可動部（２５）を往復動させるピストン
   側リニアモータ（２１）とを備え、 上記両可動部（１８），（２５）の重量同士及び上記両
   弾性部材（２７），（２８）のばね定数同士がそれぞれ
   互いに同じとされ、 上記両リニアモータ（１４），（２１）はそれぞれシリ
   ンダ側可動部（１８）及びピストン側可動部（２５）を
   圧縮空間（１２）でガスが圧縮されるように逆方向に往
   復駆動するように構成されていることを特徴とするリニ
   ア圧縮機。
2. 【請求項２】 請求項１のリニア圧縮機において、両弾
   性部材（２７），（２８）の少なくとも一方が径方向に
   高い剛性を有する板ばねで構成されていることを特徴と
   するリニア圧縮機。
3. 【請求項３】 請求項１又は２のリニア圧縮機におい
   て、 ピストン側可動部（２５）は、ピストン（１０）をピス
   トン側リニアモータ（２１）に連結するピストン支持部
   （９）を有し、 シリンダ側可動部（１８）のシリンダ（７）と上記ピス
   トン側可動部（２５）のピストン支持部（９）とがそれ
   ぞれリニアモータ（１４），（２１）のヨーク（３）内
   に往復動可能に嵌装されており、 上記ヨーク（３）の内周部とシリンダ（７）外周部との
   間、又はヨーク（３）の内周部とピストン支持部（９）
   の外周部との間の少なくとも一方に、潤滑油を用いない
   非油潤滑往復動軸受け構造が設けられていることを特徴
   とするリニア圧縮機。
4. 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかのリニア圧縮機
   において、 シリンダ側可動部（１８）又はピストン側可動部（２
   ５）の少なくとも一方に、両可動部（１８），（２５）
   の移動方向に延びかつ圧縮空間（１２）に連通するガス
   通路を内有する連絡管（３１）が設けられ、 上記連絡管（３１）は、固定体にクリアランスシール構
   造を介して往復動可能に支持されていることを特徴とす
   るリニア圧縮機。
5. 【請求項５】 圧縮機側シリンダ（７）を含み、該シリ
   ンダ（７）の軸方向に沿って移動可能なシリンダ側可動
   部（１８）と、上記シリンダ（７）内に圧縮空間（１
   ２）を区画するようにシリンダ（７）と同心に往復動可
   能に嵌装されたピストン（１０）を含み、該ピストン
   （１０）の軸方向に沿って移動可能なピストン側可動部
   （２５）と、上記シリンダ側可動部（１８）を固定体に
   支持するシリンダ側弾性部材（２７）と、上記ピストン
   側可動部（２５）を上記固定体に支持するピストン側弾
   性部材（２８）と、上記シリンダ（７）側に連結された
   シリンダ側リニアモータ（１４）と、上記ピストン（１
   ０）側に連結されたピストン側リニアモータ（２１）と
   を備え、上記両可動部（１８），（２５）の重量同士及
   び上記両弾性部材（２７），（２８）のばね定数同士が
   それぞれ互いに同じとされ、上記両リニアモータ（１
   ４），（２１）がそれぞれシリンダ側可動部（１８）及
   びピストン側可動部（２５）を圧縮空間（１２）でガス
   が圧縮されるように逆方向に往復駆動するように構成さ
   れたリニア圧縮機と、 膨張機側シリンダ（５０）と、該シリンダ（５０）内に
   往復動可能に嵌装され、シリンダ（５０）内に上記リニ
   ア圧縮機の圧縮空間（１２）に連通する膨張空間（５
   ４）を区画するディスプレーサ（５２）とを備え、上記
   リニア圧縮機の圧縮空間（１２）のガス圧によりシリン
   ダ（５０）内でディスプレーサ（５２）を圧縮機のシリ
   ンダ（７）及びピストン（１０）の往復動と所定の位相
   差をもって往復動させて膨張空間（５４）内のガスの膨
   張により寒冷を発生させる膨張機とを組み合わせてなる
   ことを特徴とするスターリング冷凍機。
6. 【請求項６】 請求項５のスターリング冷凍機におい
   て、 リニア圧縮機のシリンダ側可動部（１８）又はピストン
   側可動部（２５）の少なくとも一方に、両可動部（１
   ８），（２５）の移動方向に延びかつ圧縮空間（１２）
   に連通するガス通路を内有する圧縮機側連絡管（３１）
   が設けられている一方、 膨張機のディスプレーサ（５２）に、該ディスプレーサ
   （５２）の移動方向に延びかつ膨張空間（５４）に連通
   するガス通路を内有する膨張機側連絡管（５８）が設け
   られ、 上記両連絡管（３１），（５８）の一方が他方の連絡管
   （５８），（３１）内にクリアランスシール構造を介し
   て往復動可能に嵌合支持されていることを特徴とするス
   ターリング冷凍機。
7. 【請求項７】 請求項５又は６のスターリング冷凍機に
   おいて、 膨張機のディスプレーサ（５２）を圧縮機の固定体に対
   し往復動可能に弾性支持する膨張機側弾性部材（５６）
   が設けられていることを特徴とするスターリング冷凍
   機。
8. 【請求項８】 請求項７のスターリング冷凍機におい
   て、 膨張機側弾性部材（５６）は、径方向に高い剛性を有す
   る板ばねで構成されていることを特徴とするスターリン
   グ冷凍機。
9. 【請求項９】 請求項８のスターリング冷凍機におい
   て、 膨張機側弾性部材（５６）は、膨張機側連絡管（５８）
   に連結されていることを特徴とするスターリング冷凍
   機。