JPS5879462A - 低温冷却装置 - Google Patents

低温冷却装置

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JPS5879462A
JPS5879462A JP57173815A JP17381582A JPS5879462A JP S5879462 A JPS5879462 A JP S5879462A JP 57173815 A JP57173815 A JP 57173815A JP 17381582 A JP17381582 A JP 17381582A JP S5879462 A JPS5879462 A JP S5879462A
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compression piston
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temperature cooling
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マツクス・ジヨ−ジ・ゲイサ−
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マイケル・フイリツプ・ゴルドウスキ−
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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】 この発明は、往復動型の１ｋｆＩＩＬ及びこの往復動型
の装置をオＵ用した冷却装置に関するものであり、特に
スターリングサイクルを動作させる低温冷却装置に関す
る。
多くの分野、特に航空機部品や宇宙船機器においては、
非常に長期間にわたって確実に動作することができるコ
ン・ダクトな低温冷却装置を必要としている。現在多く
のこのような低温冷却装置が存在しているが、こ扛らは
摩耗して部品の取シ換えを必要とし友９りるいは構成が
憔端に複雑であって組み立てに大きな費用がかかる。ス
ターリングサイクルは、多くの低温冷却装置において従
来から採用されている。とはいうものの、これらの低温
冷却装置は、複雑な駆動機構・こすれ密閉部材・そして
潤滑を必要とする軸受を必然的に備えている。こすれ密
閉部材・軸受・潤滑剤が、摩耗に加えて、この低温冷却
装置内で使用されて−る有機物質及び他のガス放出物質
によって汚染が一層悪化されるような内部汚染を創出す
るので、複雑な駆動機構は動作不要を多く生じる。
これ故に、例えば３年ないし５年もの非常な長期間に保
守をすることなく確実に動作することができる可動部品
を備え九密閉サイクル装置を創出することが望まれてい
る。今日まで、例十億回ものサイクルを故障することな
く確実に動作することができる長寿命の宇宙船冷却シス
テムを創出しようとする以前からの試みは例等成功して
−ない。
こＯ発明は上記事情に基づいてなされ、この発明の目的
は、比軟的長期間にわたって保守を必要とすることなく
確実に動作することができる往復動瀝の装置を提供する
ことでおる。
この発明の他の目的は、宇宙船に適用することができる
低温冷却装置を提供することである。
ｌたこの発明のさらに別の目的は、機械的構成が比較的
簡単なスターリングサイクルにおいて動作する低温冷却
装置１を提供することである。
またこの発明のさらに別な目的は、可動部品において通
常発生する摩耗を減少ちせることができる長寿命のスタ
ーリングサイクル低温冷却ａｔｔ提供することである。
またこの発明のさらに別な目的は、宇宙船に適用するこ
とができ潤滑剤による汚染・摩耗・ガス放出を実質的に
行なわないスターリングサイクル低温冷却装置を提供す
ることである。
さらにまたこの発明の別な目的は、高効率で鬼気的に駆
動される機械的な構成の冷却装置を提供することである
。
上述した如き檀々の目的は、マグネチック軸受手段によ
って半径方向に支持されすきま密閉部材を有したシリン
ダ中に配置された往復動。
臘のピストンを備えた装置によって連成される。
特に低温冷却装置は１ＭＡ長い圧縮領域と細長い膨張領
域とを備えている。圧縮領域と膨張領域の夫々は、長手
方向に移動自在な圧縮ピストンと移動部材とを備えてｉ
る。これらの圧１ｉ１？ストンと移動部材とは、軸方向
への移動の為に、複数の非接触臘線形！ダネチック軸受
によって支持され正確に半径方向位置が規定されている
。
複数の非接触戯線形マグネチック軸受は、円筒形状のハ
ウノング内で共通の中心線に沿って端と端を縦につない
だ状態に配置されている。非接触すきま密閉領域が、個
々のマグネチック軸受の近傍に配置てれているので、摩
耗や潤滑わるいはＭ漬物の作動流体とのｉ！触によって
生ずる作動流体の汚染管無くすことができ、この結果き
わめて長期間にわｆｃ２て確実に動作をすることができ
るｓｆｌ形躯動モータが圧縮ピストン及び移動部材に連
結てれており１作動流体を使用してのスターリング動作
サイクル中で圧縮ピストン及び移動部＃ｆ：＊ｍ−ａせ
る。マグネチックベアリングを励起させるとともに行程
室及び圧縮ピストンと移動部材との動量の位相角を制御
する為に、圧縮ピストン及び移動部材に連結されている
線形方向位置検知器から発生ｉれるフィードパ、り信ｇ
を使用する電気制御回路が設けられている。
以下この発明の実施例上図面を参照して説明する。
複数の図において使用される同じ皺照符号は。
同じ部品を示す。
第１図に紘、非接触製線形マグネチック軸党手段を有し
た単−一儀蓋のスターリングサイクル低温冷却装置が截
略的に示されている。このスターリングサイクル低温冷
却鉄ｔｔｒｚ、相互に機械的に連結されて勝る圧縮領域
１０と膨張領域１２とを備えてＪ？９．圧縮領ＴｔＲ１
０は、細量い円筒形状のスリーブ製のノーウジンダ１８
中に−横断面が略円形状でのって麿形ａ＊ａｍでめる圧
縮ピストン１４をイして＆シ、膨張領域Ｊ２は、細長い
円筒形状のスリー！臘の／′−ンノンダ２０中に横断面
が略円形状でめ２て線形往復動態である移動部材７１ｔ
−有している。２つのハウジング１８．２０は、共通Ｏ
長手方向中心線に沿９て端と端を付き合わせた状態で隣
接７２ンゾ２２，１４（Ｃよって相互に連結されている
。
こＯように長手方向に沿うて配置することによシ、釣ｐ
會わせが容易となシ、例えば単一の釣９合わせ装置を使
用するだけで良い。
圧縮ピストン１４及び移動部材１６の両者は、強磁性体
、即わちｆ！＆性材料、を含んでおシ、複＃ＬＯ相互に
独立して作用する２対のマグ不テ。
り軸受ｘｔｒ、ｚｚ、ｓｏ、ｓｘの夫々によって、圧縮
ピストン１４及び移動部材１６の夫々から、ハウジング
１８，２０の夫々の中で磁力によって支持基れている。
複数のマグネチック軸受２ｆｉ、２Ｂ、３０，３２の夫
々は、第４図に示す如く、略９０’ごとに配置された４
つの電磁石を有している・またＩ［畝のマグネチック軸
支ｚｔｔ、ｘａ、ｓｏ、ｓｚは、夫々の近傍に配置ちれ
ている半径方向位置槍知脅３４．３６．３８ｅ４０から
発せられる出力ｇＩ号に従りて選択的に励些戸？：＝”
　、、　、半快方向鼠直慣知器３４，３６゜くは第５図
に示す如く４つ、の恒知探責子を備、・１．ｌひ えておシ、４つの検知探査子に、複数の轟直−に沿った
方向における圧縮ピストン１４及び移＃部材１６のめら
ゆる移１１ｂを検知する為に、相互に略９０°ずつ離間
して配置されている。この徳のマグネチック軸受及び半
径方向位［検知器は、「線形マグネチック軸受」と題さ
れ１いる米国特許出願４２２０２１３号に詳述されてい
る。
ａ数のマグ不テ、り軸受２６　、２　＆　、　Ｊ　Ｏ，
３２は、圧縮ピストン１４及び移動部材１６がハウジン
グ１８．２０の内表面と綾触することなく線形移動を行
うことがでさるＬうｙｃする＋Ｒｔ構成している。この
上うな傳或は、圧縮ピストン１４及び移＃部材１６がハ
ウジング１８．２０の内表面と接触することによシ生じ
る摩耗を防止する。比細どスト／）４と移動部材Ｊ６と
が自由に回転できるとはいえ、圧縮ピストンノ４に移ｌ
Ｉｂ鄭材１６がはねと関連してない一方で、圧縮ピスト
ン１４は、ハウジング１８の内端に配をされている可変
容量圧縮空間４４中の圧力波によりて創出されるガスス
ノリングと関連して動作する。２つのハシソング１８及
び２ｏは、密閉されておシ、図示しない注入弁を介して
加圧逼れている作動流体が流入されている。この作動流
体は、代表的にはヘリウムを有しているが、ネオン、水
素、あるいはヘリウムとネオンと水嵩との混合物の如き
他の適当な気体状の媒体であっても良い。可変容量圧縮
空間４４は、＠ｌ接７ランジ２２の場所に位置している
。他方のハウジング２０は、可変答量＊＊空関４６７に
ハウジング２Ｑの外端に有している。可変谷量圧ｍｇｌ
関４４と可変容ｔｊｌ張空閲４６とは、これから叙述さ
れるスターリング冷却ブイタルに影譬を及ぼす為に含ま
れている図示しない複数の通路及び蓄熱器によって相互
に連結されているや 圧縮ヒストン１４は、２つのマに不チック軸受２６．２
８の間の拡大ハウノンイ部６０中に配置されている線形
駆動モータ４８に連Ｍ−ｇれて＆９、この線形駆動モー
タ４８によりて線形往復動作をさせられる。また移動部
材１６は、２つのマグネチック軸受＆、０．３２の閾で
ノ・ウノング２０中に配置されている線形駆動モータ５
２によってハウジング２０中を前後方向に動作名ぜられ
る。圧縮ピストン１４の一端は、線形位［検知器６４に
連結されており、移動部材１６の一端は、線形位置検知
器５６に連結されている。線形位置検知器５４．６６は
、例えば線形変位差動変圧器でめ２て、この線形変位差
動変圧器は、ハウジング１８及び２０中における圧縮ピ
スト／１４及び移動部材１６の軸方中位置に対応して電
気的な出力価号を発生する。
圧縮領域ＪＯの線形駆動モータ４８と膨張領域１２の線
形駆動モータ６２とは、態形位置検知器５４．ｂ６ｏ発
する′出力に対応してｗｈ＃され、これによりて圧縮ピ
ストンＪ４と移動部材１６とは、！ｌ想のスターリング
サイクル動作に近づくように適切な関係で略すイン曲−
を描くように往復動作する０名らに圧縮ピストン１４は
、可変容量圧縮空間４４中の作動嫉一体に対して作用し
、スターリングサイクル低温冷却装置の駆動の為に要求
される力を最小にするような共鳴振ｒＩｂＷＬで駆動漬
れる。圧縮ピストン１４及び移動部材１６の相対的な移
動によりて発生する振動を最小にする為に、機械的な釣
９合わせ装置６８がハウジング１８の外端にとシつけら
れている。最も簡単な構成の釣り合わせ装置６８は、圧
縮ピストン１４及び移動部材１６と共通な義手方向中心
線上でばねによって支持され往復移動する約９合い重り
を備えている。希望によりて他の臘式ｏ＃ｌＤ食わせ装
置を採用することもできる。
纂２図を参照して圧縮領域１０ｔよシ詳しく見てみると
、圧縮ピストン１４は、細長い中空の金属製の本体を備
えておシ、この本体には拡大ハウジング部６０Ｃ）内部
と連通した１つめるいは複数の通気孔６０が設けられｔ
いる。通気孔６０の目的は、圧縮ピストン１４と拡大ハ
ウジング部５０との閾の内圧を等しくする為でおる。複
数の同様な通気孔５９が、ハウジング１８の外端の空間
４２中の圧力変動を減少るるいは実質的になくすために
圧縮ピストン１４の外端に形成もれている。圧縮ピスト
ン１４は１対のくびれ部位６１．６２を有しておル、こ
のくびれ部位６１．６２には、１対のマグネチ、り軸受
２６．２８の下で電磁力による支持力を増大させる為の
局部的な強磁性領域を創出する為に、金属製のリング６
３．６４が圧縮ピストン１４の外周面と局面を一玖させ
た状態で装着されている。リング６３．６４は、一方向
においてマグネチック軸受２６，２１１’ｉ超えて蝙出
し、圧縮ピストン１４０全行桶を通しての磁力線通路を
提供する。ヨーク型構造物６６が、圧縮ピストン１４の
外弐面にと９付けられてｓ’　Ｄ　ｓ　ヨークｍ−造物
６６は、円筒形状の永久磁石電機子６８で終了している
。永久磁石電機子６８は、半径方向に磁化され九２つの
永久磁石リング６７．６９を備えてお）、２つの永久磁
石リング６１．６９は、２対の円筒形状のモータコイル
７０．７２の閏で線形状に移動するように強制されてい
る円筒形状の非磁性部材６５によって相互に分離されて
いる。永久磁石電機子６８゜モータコイル７０．及びモ
ータコイル７２からガスが放出もれるのを防ぐために、
これらは図示しない金属製の容器中に密閉されている。
モータコイル７ｏ、ｙｚは、円筒形状の極片７４゜１６
０間に配置されておシ、これらによって内側及び外側の
固定子を形成している。
圧縮ピストン１４の為の線形位置検知協５４は、空間４
２中に配置されており、複数の巻線７Ｉを備えている。
そして複数の巻＠Ｖａの中型Ｓｔ−細長い金属製の核部
材８０が複数の巻線７８に接触することな（貫通してお
シ、この核部材８０は通気孔５９が設けられている圧縮
ピストン１４の外港に取り付けられている・ハウジング
１８の内＃１面と圧縮ピストン１４との間であってマグ
ネチック軸受２６．２８の位置にるる内１領域Ｊｉ２．
８４は、非砿触すきｔ領域を備えて艷る。内側領域８２
．８４の一方あるいは両省は暫閉部材として機能するこ
とができ、ハウジング・５１８の内表面と圧縮ピスト／
１４との間の摩擦をなくすとともに容認でさる童のガス
の吹き込みを許容するのに十分な菫のハウジング１８の
内表面からの半径方向すきま（わずか０．００２ｍ）を
有した領域を備えている。内側領域８２，１１４、即ち
すきま領域、は、内側領域Ｂ　２　、８４　ニ配＆さｎ
ているマグネデック軸受２　ｅ　、　ｘ　ａｉｓ圧１１
ｍピストン１４をハウジング１８の内孔中に高度な正確
ざでも９て中央に配置させるように動作することによっ
て利用される。
第２図に示す如き構成によれば、非多孔性の金属及び無
機物質のみが作動流体と接触するのでガスの放出が最小
になる。内側領域ｉ２．ｓ４−　の非接触すきま領域の
おかげで、何等の汚染も生じない。モータコイル７０．
７２η為うの廃熱が拡大ハウジング部５０によりて導か
れるとともに拡大ハウシング部５Ｑからの熱が図示しな
い冷却ジャケットによって運び去られる。
＊＊領領域１２構 は、第３図を参照する。
移動部材１６は、略巴筒形状をしたハウジング２０中に
配置されている細長いピストン形状のシリンダを有して
いる。ハウジング２０は、＊ＩＩｋｏｓｕｉの為の図示
しない冷却ノヤクットと片持ち采式に支持された比較的
厚さの薄い外側ｓ８１とにさらに対向した拡大内側部８
６を備えている．外側ＳＳＶは、外方温１ｔ７２ンゾ８
８と連結７２ンジ８ｇとを備えておシ、連結フランジ８
９は、拡大内一部８６の７２ンジ９０と連結してーる．
外側部８７の外端は、重い銅製の中ヤッグ９２で終了し
ている。移＃部材１６線、内側本体８９４と、中間蓄熱
部９６と、中窒の外港部９６と１ｍえている。中間蓄熱
部９５は、燐實鋼あるいは他の適当な蓄熱材料の網目部
材をイしている．可変谷皺彫張空閲４６は、１Ｉｉｒ１
１部材１６（Ｄ外港部９　＃　トハ”））ｙｌ”２　０
（Ｄ外側部８７の内側との間に位置している。作動流体
は、可変容量膨張空間４６ρ為ら移１ＩＪｓ材１６の外
端部９６のまわシを通過し、そして通１１ｔ９８によっ
て中間蓄熱＆１ｓ９５を通過する。中間蓄熱部９５から
は、作動流体は、熱移動が行なわれる熱移動領域９９ｋ
ｍ成する内側本体部９４中□ の通路Ｊ　、００　、　Ｊ　０１　、　Ｊ　０２を通過
し、次に拡大内Ｎ廊８６中の通路１０３，１０４，１０
５゜１０６を通過する。ににおいて作Ｗｂ流体は、後部
のマグネチック軸受３０、半径方向位置検知器３８、及
び線形位置検知器５６のまわシを通過した後膜！＆７９
ンノ２４中に位置した町変谷量圧縮空関４４へと臨入す
る。シール部材として作用する非接触すきま領域１０８
が、外方温度７ランゾ８８とフランジ８９との閏で外側
のマグネチック軸受３２の位置に設けられている。第２
図に示す内側領域８２．８４〜と同様に、非接触すきま
狐域１０８は、移動部材１６の外周面とハウノング部１
１０の内周壁との間に０．００２ａｍの半径方向すａま
’に４１ている。こＯ半径方向すきまａ、許容できる吹
き出しｔ−何外としては、作動流体を通路１００，１０
１゜１０２へと流入石せる・ 鐘形駆動モータ６２もまた、可動磁石溢でおるが、第２
図に示した線形駆動モータ４８とは構成が異なっている
。線形駆動モータ５２は、２つの環形状の永久磁石１ｘ
ｚ、１１：ｔを備えておル、この２つの永久磁石は、到
達した作動流体からのガスの放出を防止する為に図示し
な一金属性の容器に密閉爆れた円筒形状のモーター：ｘ
イｙ１Ｊ　４　、　Ｊ　Ｊ　ｇｏ近ｆｌＦテ＄ｌＩｂ部
材Ｊ　６（１）内側本体ｓ９４中に臘め込まれている。
共通のａ片１１６が、％　−タコイｋｌ　Ｊ　４　、　
Ｉ　Ｊ　５ｆｔ囲んでｉる。さらに内側本体ｓ９４は、
マグネチック軸受３０．３２と１１Ｊ１１７部材１６と
の間の磁力による連Ｍ！を強化する為にマグネチック軸
受ａ　Ｑ　＃　ｓ　Ｊの位置における凹所に形成δれた
１対の強ａ性体リング１１Ｂ、’ｌｌＩを備えている。
　＋ｉｕｓ駆−モータ６２の為の麿形位置検知器６６は
、Ｉｉ！！Ｉｓ変位差動変圧器を備えており、線形変位
差動変圧器は、円筒形状のコイル１２２中を物理的に接
触することなく軸方向に移動す−る細長い核部材１２０
ｔ−有している。
第４図及び第５図には、相互に同一な４つのマグネチ、
り軸受２６．２Ｂ、３０．３２のうち１つのマグネチ、
り軸受２６及び相互に同一な４つの半径方向位置検知器
３４，３６９３１１゜４０中の１つの半径方向位置検知
器３４が示されている。マグネチ、り軸受２６は、第４
図に示す如く、Ｕ字形状をした極片１２Ｂ、１２９゜Ｉ
ＪＩＯ，１ＢＩＯまわりに巻装されたコイル１２４ｅ１
２５ｅ１２６ｅ１２１に有した４つの電磁石を備えてい
る。４つの電磁石はさらに圧縮ピストン１４を含んだ円
筒形状の／１ウジングＪ８のまわシに略９０°ずつ離間
して配置されておシ、コイルＪ　２４　、　Ｊ　ｊ　５
　ｔ　Ｊ　２６　＠　Ｊｊ７の夫々の下に磁性材料の領
域が位置している。
前述した米国特許出願第２２０２１３号に十分記載され
ている如く、４つの電磁石は相互に正反対の位置に配置
されている２つの電磁石が対になって動作し、１４５図
に示されている半径方向位置検知器Ｓ４によって複数の
画直線Ｘ−Ｙに沿って測定されたピストン１４の位置に
対応して、複数の垂直線Ｘ−ＹＫ沿って圧縮ピストン１
４に誘引力を作用させる。また半径方向位置全検知３４
は、相互に略９０°離間して配置されハウジング１８か
ら半径方向に延出している円筒形状の管１３６．１３１
−、１３８．１３９中に配置されている４つの半径方向
位置探査子１３２．１３３．１３４９１３５を備えてい
る。
これらの管Ｊ　３６　ｅ　１３７　ｔ　１３８　＊　Ｊ
　３９は、４つのセラミ、クス製の窓部材１　ｊ　６’
　、　ＪＪ７’。
Ｉ　Ｊ　＆’　、　Ｊ　Ｊ　９’によって作動流体から
気密状態に密閉されている。４つの半径方向位置探査子
１３２，１３３，１３４．１３５は、通常４つの窓部材
Ｊ　Ｊ　６’　、　１３７’　、　１３　Ｂ’　Ｉ　Ｊ
　９’の極めて゛近傍に配置されている。
動作時には、正帰ピストン１４の周囲に相互に略９０°
離間して配置されている半径方向位置探査子１３２−　
Ｉ　Ｊ　３　ｔ　Ｉ　Ｊ　４　ｅ　１３５が、ハウジン
グ１８内における圧縮ピストン１４の半径方向位置全検
知し、マグネチック軸受２６０４つの電磁石に対して適
用される電力ｔ１１１１０４する為に使用される電気的
な出力信号を発生する。
マグネチ、り軸受２６は誘引力を作用するように誘引モ
ードで動作するので、圧縮ピストン１４が一肯に片寄っ
た場合には、半径方向位置探査子１３２ｅ　１　ｊ　Ｊ
　ｅ　１３４　＊　Ｉ　Ｊ　６が異なったモードで動作
して正反対の側に位置している電磁石に対して適用され
る力を生じさせ、圧縮ピストン１４１にハウジング１８
中の中央の位置に復帰させる・同じ動作が、移動部材１
６ｔ″ハウジング２０中の中央の位置に配置させるのに
使用されている。
スターリングサイクルの動作は、以下のようである。圧
縮ピストン１４と移動部材１６とは、線型駆動モータ４
８，５２に対して適用される電流に対応してハウジング
１８と２０との間で往復動作する。理想のスターリング
サイクルにおいては、４つの熱移動工程が行なわれ、こ
の中の第１番目の熱移動工程は等温圧縮である。
作動流体から外部の熱だめ（ｈ＠ａｔ　５ｉｎｋ　）へ
と周囲温度で熱が移動する。次の工程は、作動流体から
蓄熱物質へと定容積による熱の移動の１つである◎第３
の工程は、外部の源からの冷却温度での作動流体の等温
膨張における熱の移動であシ、最后の工程は、蓄熱物質
から作動流体への定容積による熱の移動である。
第１図ないし第３図に示したこの発明の実施例に関して
は、この実施例によって概略的に達成される理想のスタ
ーリングサイクルを、まず最初に圧縮ビス゛トン１４が
可変容量圧縮空間４４から最大限離間した外死点に位置
しているとともに移動部材１６が可変容量膨張空間４６
に向って最大限近づいた外死点に位置しておシ、これに
よって可変容量圧縮空間４４が最大の容積となるととも
に略全ての作動流体が圧縮空間４４中に周囲温度で位置
していると仮定することによって説明することができる
０圧綱工程の間、圧縮ピストン１４は、静止している移
動部材１６に向かって移動し、これによって作動流体が
可変容量圧縮空間４４中で圧縮されるので可変容量圧部
空間４４中の圧力が増大するとはいうものの、可変容量
圧縮空間４４から熱が抽出されるので、温度は一定に保
たれる。次に作動流体の容積が一定に保たれつつ移動部
材１６が可変容量膨張空間４６から離間するので作動流
体が可変容量圧縮空間４４から中間蓄熱部９ｊの多孔性
の金属製物質を介して可変容量膨張空間４６へと移動す
る中間蓄熱部９６１に通過した作動流体は、蓄熱材料の
網目部材へ向っての熱の移動によシ冷却され、中間蓄熱
部９５から可変容量膨張空間４６へ向って低温度で移動
する・定容積の状態で蓄熱材料の網目部材を通過させる
ことによ多温度が低下するので圧力も低下する。これに
続いて圧縮ピストン１４が可変容量圧縮空間４４から離
間する。膨張が行なわれる間に、容積が増大するので可
変容量膨張空間４６中の圧力が減少し、第３図に示すキ
ャップ９２から熱が放出されるので温度は一定に僅たれ
る・これがスターリングサイクルの有効な冷却部分であ
）、体温冷却が達成される◇最后には、移動部材Ｊ６が
、作動流体を定容積で可変容量膨張空間４６から中間蓄
熱部９５を介して可変容量圧縮空間４４へと戻させる。
蓄熱材料の網目部材を通過することによって、蓄熱材料
の網目部材から熱が伝達されるので作動流体の温度が上
昇し、比較的高い温度で可変容量圧縮空間４４へと戻る
。
第６図ないし第９図には、ハウジング１８及び２０中に
おける圧縮ピストン１４及び移動部材１６の中心位置へ
の配置・圧縮ピストン１４及び移動部材１６の行程長さ
、即わち線形移動距離の制御・圧縮ピストン１４と移動
部材１６との間においてスターリングサイクルを実施す
る為の略９０°の位相角の制御ｌｔ行う為に使用される
電気回路を開示したプロ、クダイヤグラムが示されてい
る。従って第６図においては、参照符号１４０＠１４２
が、マグネチ、り軸受２６．２ｇ、３０．３２を介して
の圧縮ピストン１４と移動部材１６との一方向における
配置を維持しスターリング低温冷却サイクルの制御ヲ行
う為の２つの電気的なサツシステムを構成するマグネチ
、り軸受制御回路１４０及び冷却装置制御回路、即わち
スターリングサイクル制御回路１４２を示している。図
に示す如く、マグネチ、り軸受制御回路１４０は、圧縮
領域１００２つの半径方向位置検知器３４．３６からの
入力１４４９１４Ｂと２つのマグネチ、り軸受２６．２
８の励起を制御する為の２つの出力１４６．１４’ｌｔ
−有している。また同様に、マグネチ、り軸受制御回路
１４０に向う２つの半径方向位置検出器３８．４０から
の２つの入力１４８．１４９と、膨張領域１２０２つの
マグネチ、り軸３０．３２に連結された２つの出力１５
０．１１ｊｌも存在している。スターリングサイクル制
御回路１４２は、２つの線形駆動モータａ８．５２へと
向う出力１５２．１５３を有しているとともに、圧縮ピ
ストン１４及び移動部材１６の線形移動に関しての入力
１５４゜１５５による線形位置検知器５４からの入力情
ａを受は取っている。
マグネチ、り軸受制御回路１４０に関しては、第５図に
示されている半径方向位置探査子１３２の出力に対応し
て、ある１つの軸、例えばＹ軸、に清って第１図に示し
たある１つのマグネチック軸受、例えばマグネチ、り軸
受２６、を制御するのに使用される代表的な回路１５６
がプロ、タダイヤグラムの形で詳細に示されている。
同じマグネチック軸受２６のＸ軸の為の回路は独立して
おシ、従ってこれら１対の回路と同じ対の回路が他の３
つのマグネチ、り軸受２８゜３０　＋　３　：ｌにも使
用されている。第７図に示すプロ、り□ダイヤグラムに
は、圧縮ピストン１′４に連結されている半径方向位置
検知器３４の正反対の位置に配置されている２つの半径
方向位置探査子−Ｊ　３２　、　Ｊ　３４が示されてい
る。この実施例において渦電流検知器で構成されている
半径方向位置探査子Ｊ　３２　、１３４からの出力は、
加算回路ｒｓｔｔ中で相互に減算をされて制御の差動モ
ードが発生される。同時に加算回路１５８からの出力は
利得制御回路１６−Ｏ及び微分回路１′５２へと適用さ
れ、利得＃Ｉｌ＃回路１６０及び微分回路１６２の夫々
は軸受の剛さと減衰とを制御する信号を発する。利得制
御回路１６０及び微分回路１６２の出力が加算回路１６
４におい七相互に加算されることによシ、加算された出
力信号がフィルタ及び補償回路１６ｇに供給されて高周
波ノイズが取９除かれ、閉鎖回路における応答特性を安
定させる為の所定の必要な遅駕補償を行う。補償信号は
、２つの電流駆動回路１７２１２７４に連結されている
２つの半波整流器１６８，１７０へと供給され、さらに
第４図における上側の電磁石のコイル１２４と下側の電
磁石のコイル１２６とに供給される。
電流駆動回路１７２．１７４は支持コイルインダクタン
スの効果を無効にするので、すばやい応答が得られる。
従って、フィルタ及び補償回路１６６からの出力信号が
正である時には、２つのコイル１２４Ｔ１２６のいずれ
か一方、例えばコイル１２４．が励起され、これによっ
て上記出力信号が負になら走時には、２つのコイル１２
４．１２６のいずれか他方が、例えばコイル１２６．が
励起される。この結果による電磁石が圧縮ピストンに作
用し、マグネチ、り軸受の連続的な検知と励起とが閉鎖
型の制御ループにおいて行なわれる。これによって圧縮
ピストン１４が空中に浮揚されて自身の長方同中心Ｓｔ
−同心的に配置するよう制御される。希望する時には、
電磁コイル１２４．１２５ｅ１２６＠ノ２７を介して適
当な軸受剛性を中心位置において得られるように、低い
ＤＣコイル電流が図示しない手段によって保持される。
マグネチ。
り軸受２６，２８．３０９３２の空中浮揚機能及び中心
位置保持機能は、王権ピストン１４及び移動部材１６の
軸方向に削った移動から独立しておシ、圧縮ピストン１
４＆び移動部材１６が夫々のハウジング１８．２０と接
触しないように線形駆動モータ４Ｂ、５２が起動及び停
止を行うことによって維持される。
要約すると、内側領域８２．８４の非接触すきま領域と
もう１つの非接触すきま領域１０８０寸法と夫々の軸方
向に宿った長さとの間の関係は、圧縮ピストン１４及び
移動部材Ｊ６の中心位置保持の程度とともに、過度な漏
れや非常に大きな隙間によって生ずる抵抗が生じること
なく効果的な密閉を創出することに関して、不可欠な関
係にある。さらにこれらの関係は、非線形である。
ここで第８図を見てみると、スターリングサイクル制御
回路１４２と、圧縮ピストン１４の為の線形駆動モータ
４８と、移動部材１６の為の線形駆動モータ５２とが、
閉鎖型ループ位置制御回路１１６及び１７８を備えてい
る。閉鎖減ループ位置制御回路１７６を考えてみると、
所望の冷却装置往復周波数とピスト・ンの振幅とが、設
定値制御ユニｙ　）　１８０によって基準値として設定
されている。所望の周波数及び振幅に対応した信号が基
準値として利得（Ｋ、）創出回路１８２へと適用される
□利得創出回路ノ８２においては、周波数及び振幅に対
応した信号が連合されて加算回路１８４へと供給され、
加算回路１８４にシいては、線形位置検知器５４にょっ
て検知された圧縮ピストンノ４の位置がフィードパ、り
され、そして連合された基準値と比較される。加算回路
１８４からの誤差信号は、補償回路１８６へと供給され
、補償回路１８６は、安定した制御システムを得る為に
、上述した如く線形変位差動変圧器とモータ電気力学と
を備えた線形位置検知器５４と対応した位相ずれを正す
ように作動する。補償回路１１１ｇの出力は、線形駆動
モータ４８を駆動させる出力増幅器あるいは駆動回路１
８８へと供給される。
閉鎖型ルーノ位置制御回路１７８に関しては、線形位置
検知器５４によって検知された圧縮ピストンＪ４の位置
が、位相固定ループ１９０への入力としてフィードパ、
りされる。位相固定ループ１９０はまた、移動部材１６
の為の線形位置検知器５６から入力を受は取り、これら
によって圧縮ピストン１４に対しての移動゛部材１６の
相対的な位置が得られ移動部材設定値制御ユニｙ　ｌ’
　Ｊ　９２によって創出された如き所望の基準位相と比
較される。位相固定ルーノ１９０の出力は、移動部材Ｊ
６の速度を上昇させるかあるいは低下させるように強勢
する為の周波敷金上昇させるか低下させる信号を備えて
いる、移動部材１６の所望の振幅は、利得（ＫＤ　）創
出回路１９４中の位相固定ループの出力と連合され、利
得（Ｋｏ）創出回路１９４では、利得（ＫＤ）創出回路
１９４の出力と線形位置検知器６Ｉからのフィードバッ
ク信号との間の差信号を創出する為の補償器として機能
する。加算回路１９６へと供給される。加算回路１９６
は、補償回路１８６と実質的に同一な補償回路１９８へ
と供給される誤差信号を発生し、補償回路１９８におい
ては、線形駆動モータ５２を起動させる駆動回路２００
へと制御信号が供給される。動作時には、位相固定ルー
プノ９０が移動部材１６ｆ強勢して例えば９０°の如き
一定の位相角で圧縮ピストン１４を追跡させ１．間断の
ない状態の追跡誤差をなくすように移動部材位相誤差を
調整する。
駆＃回路１８Ｂ及び２００岐、同一の電流フイードパ、
り閉鎖型ループ調整器ｔ−ｍえている。
この電流フィードパ、り閉鎖型ループ調整器は、モータ
インダクタンスの代わ９に線形駆動モータ４８及び５２
の為に比較的速い力の応答を発生する。このことは個々
の瞬間における所望のモータ電流が制御されたノ母うメ
ータであることを意味している０１つの駆動回路１８８
を示した第９図を見てみると、モータ電流は、低ひずみ
の為に使用される逓昇７エライト変圧器２０４の低抵抗
−次巻線２０２によって検知される。
逓昇フェライト変圧器２０４においては、二次巻Ｈ２ｏ
ｔ；における電圧がモータ電流の導関数に比例した信号
を発生させる。二次巻線２０ｇが積分器及び利得発生回
路２０Ｂに連結され、ここにおいてモータ電流に比例し
た信号が得られる。積分器及び利得発生回路２０＆から
の電流出力電圧信号は、加算回路２１０において、第８
図に示す補償回路１８６からの電流基準電圧信号と比較
され、ここにおいて誤差信号が発生され、この誤差信号
が第２の補償回路２１２第２の補償回路２１２の出方は
、線形駆動モータ５２を駆動させるブリ、ジ型増幅器２
１４に連結されている。補償回路１９Ｂからの基準信号
はサイン波であシ、従りてモータ電流がサイン波に従属
するように強勢される◎従りてモータ出力がサイン波に
なシ、圧縮ピストン１４のサイン波に従っ九移動が所望
の如くスターリング冷却サイクルを行なわせる為に発生
される。
同じサイン波移動が駆動回路２００によって移動部材１
６の為に発生される。
図に示し上述された低温冷却装置は、マグネチ、り軸受
と所定の長さにわたる非接触すきま領域とを備えておシ
、非接触すきま領域は、スターリングサイクル低温冷却
を作動させる為に作動流体を含み相互に連結されたスリ
ーブ中で圧縮ピストン及び移動部材が摩耗を生ずること
なく往復動作するのを許容し、寿命を延ばす。
上述した実施例はこの発明を説明するためのものであシ
、この発明を何んら限定するものでなく、この発明の技
術範囲内の変形、改造等の施されたものも全てこの発明
に包含されることは−うまでもない。
例えば、移動の振幅及び圧縮ピストンと移動部材との間
の位相の関係を動作中に変更することができるし、これ
らの要素を、マイクログロセ、すによって遠隔制御した
りあるいはグロダラム化しても良い。
【図面の簡単な説明】
第１図は、この発明の実施例によるスターリングサイク
ル低温冷却装置を概略的に示す正面図； 第２図は、第１図の圧縮領域の中心線に沿った縦断面図
； 第３図は、第１図の膨張領域の中心線におった縦断面図
； 第４図は、第２図の線４−４に沿ってマグネチック軸受
の１つを示す横ｗｒ［ｉｉ図；第５図は、マグネチ、り
軸受に関連して使用される半径方向位置検出器を第２図
の５−５に宿って示す横断面図； １８６図は、第１図に示したこの発明の実施例によるス
ターリングサイクル低温冷却装置を動作させる制御回路
を概略的に示す電気的なプロ、り図であシ： ｊｉＩ７図は、個々のマグネチ、り軸受における１つの
軸方向への励起の為の電気回路を概略的に示す電気的な
プロ、り図であシ； 第８図は、圧縮領域及び膨張領域の夫々に配置されてい
る線形駆動モータを制御する為の電気回路を概略的に示
す電気的なプロ、り図であり； 第９図は、第８図に示した線形駆動モータの１つを駆動
する為の電気回路を概略的に示す電気的なプロ、り図で
ある・ １０・・・圧縮領域、１２・・・膨張領域、１４・・・
圧縮ピストン、１６°°・移動部材、１８．２０・・・
）・ウゾング、２２．２４・・・隣襞フランジ、２６゜
２Ｂ、３０ｅ３２・・・マグネチック軸受、３４゜３６
．３１１．４０・・・半径方向位置検出器、４２・・・
空間、４４・・・可変容量圧縮空間、４６・・・可変容
量膨張空間、４８・・・線形駆動モータ、５０・・・拡
大ハウジング部、５２・・・線形駆動モーター、５４．
５６・・・線形位置検知器、５５・・・釣シ合わせ装置
、５９．６０・・・通気孔、６１．６２・・・くびれ部
位、６３ｅ６４・・・リング、６５・・・非磁性部材、
６６・・・ヨーク凰構造物、６７・・・永久磁石リング
、６８・・・永久磁石電気子、６９・・・永久磁石リン
グ、７ｏ、７２・・・モータリング、１４゜７６・・・
極片、７８・・・巻線、８０・・・核部材、８２゜８４
・・・内側領域、８６・・・拡大内側部、８７・・・外
側部、８８・・・外方温度７ランノ、８９．９０・・・
フランジ、９２・マ・キャップ、９４・・・内側本体部
、９５・・・中間蓄熱部、９６・・・外端部、９８・・
・通路、９９ｅ１００．１０１ｅ１０２＊１０３．１０
４ｅ１０５．１０６・・・熱移動領域、１０８・・・非
接触すきま領域、１１０・・・ハウジング部、１１２゜
１１３・・・永久磁石、）Ｊ４ｔｌ１５・・・モータコ
イル、１１６・・・極片、１１８・・・強磁性体リング
、１２０・・・核部材、１２２，１２４，１２５゜１２
ｆｊｅ１２７・・・コイル、１２８，１２９゜１３０９
１３１・・・極片、　　１３２　、１３３１１３４７１
３５・・・半径方向探査子、１３ｇ、１３７９１３１、
ｘ３９・・・管、ｌ　３６’　ｌ　ｌ　３７’　、１３
Ｂ’ＴＪ　Ｊ　９’−・・窓部材、１４０・・・マグネ
チ、り軸受制御回路、１４２・・・スターリングサイク
ル制御回路、１４４９１４５・・・スカ、１４６．１４
７・・・出力、１４１１．１４９・・・入力、１５０，
１５１・・・出力、１５２．１５３・・・出力、１５４
，１５５・・・入力、１５６・・・回路、１５８・・・
加算回路、ノ５０・・・利得制御回路、１−６２・・・
微分回路、１６４・・・加算回路、１６６・・・フィル
タ及び補償回路、１６８．１７０・・・半波整流器、１
７２゜１７４・°・電流駆動回路、１’１６．１’１８
・・・閉鎖型ループ位置制御回路、１８０・・・饅定値
制御ユニット、１８２・・・利得（ＫＰ　）創出回路、
１８４・・・加算回路、１８６・・・補償回路、１８８
・・・ｌｌＸｌｈｋｈ回路、１９０・・・位相固定ルー
プ、１９２・・・移動部材設定値側＃ユニ、ト、１９４
・・・利得（Ｋｎ）創出回路、１９６・・・加算回路、
１９８・・・補償回路、２００・・・駆動回路、２０２
・・・低抵抗−仄巻線、ｔｏ４”・逓昇フェライト変圧
器、２０６・・・二人巻線、２０８・・・積分器及び利
得制御回路。 ２１０・・・加算回路、２１２・・・第２の補償回路、
２１４・・・プリツノ型増幅器０ 出願人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第１頁の続き ０発　明　者　フィリップ・アルバート・スチューダー アメリカ合衆国メリーランド州 シルバー・スプリング・リッジ ムア・ドライブ１０３１３ ０発　明　者　アレキサンダー・ダニールズアメリカ合
衆国ニューヨーク州 ブリアークリフ・マナー・ライ ットソン・ロード３３ ０発　明　者　マイケル・フィリップ・ボルドウスキー アメリカ合衆国ニューヨーク州 パルハラ・グリーンウッド・レ ーン７

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、作動流体を含んだハウジング（１ｇ、２０）中に配
    置され往復動作する本体（１４，ｘａ）と；本体（１４
    ，１６）に連結され、作ｌｋｌ＋鬼体を適訳的に圧縮及
    び膨張させてハウジング（１Ｂ、ｊｌＯ）中で本体（１
    ４，１６）ｔ−往復動作させる駆動モータ手段（４ＪＬ
    ５Ｊ）と； ハウジング（１ｇ、ｘｊ）に設けられ、本体（１４゜１
    ６）をハウジング（ｘａ、２ｏ）中で中心に位置させる
    非接触臘軸受手Ｒ（２６，２＆、３０．３１）と；本体
    （１４，１６）とハウジング（７８，２４））との間で
    本体（１４，ｘｉ）のまわりの作動流体のｔ／ｌれを制
    限する非接触すきま領域（ｇｚ、ａ４．ｘｏｔｉ）と； を備えており、非接触盤＠受手段（２６，２＆。 ３０．３２）と非接触すａｔ領領域８ｚ、ｉｔ４．Ｊｏ
    ８）とが、本体（１４，１６）とハウジング（ｉｔｔｅ
    ｚｏ）との間の物思的な接触をなくすことを特徴とする
    往復動１１０装置。 λ　本体（１４，１ｇ）が所定の形状の外表面を有した
    ピストン形状の部材を備えてシシ、ノ・ウノン７　（Ｊ
    　ｉｔ　、　ｚ　ｏ　）がピストン形状の部材の外表面
    と略一致した内表面を有していることを特徴とする特許
    請求の範囲第１項記載の往復励振の装置、一 本　非接触振軸受手Ｒ（ｚｅ、ｚｔｔ、ｓｏ、３２）が
    、マダネチック軸受手段を備えていることを特徴とする
    特許請求の範囲第１項記載の往復動臘の装置。 ４、非接触すａｔ領領域８２，８４，１０８）が、本体
    （１４，１６）とハウジング（Ｊ　ｓ　＊　２　’　）
    との間にすきまによりて形成されたすきま密閉部材を備
    えていること１＊徴とする特許請求の範囲第１項記載の
    往復動臘の装置。 ５、その一端に作動流体及び作動流体圧縮空間（４４）
    を含んだ略円筒形状の圧縮領域の７・つソング（１８）
    中に配置さｌシ、ハクソング（７ｇ）中で往復移勢する
    ことにより作動流体圧縮空間（４４）の容ｔｔ−変化さ
    せる圧縮ピストン（１４）と； 作動流体及びその一端に作動流体膨張空間を言みハウシ
    ング（１ｇ）と相互に連結でれた略円筒形状の膨張領域
    のノ・ウノング（２０）中に配置さｎ１ハウソング（２
    Ｑ）で往復移動することにより作動流体ｌ＃張空間の容
    量上変化させる移動部材（１６）と； ハウジング（１８，２０）に設けられ、作動流体圧縮空
    間（４４）と作動流体膨張空間（４６）との間に作ｗＪ
    流体を連通させる通路生膜（９５，９Ｂ。 ）　ｏｏ、　　１　ｕ　　Ｊ　、　　１　ｏｚ、　　１
    　ｏｓ、　　１　ｏ　　４　、ｘｏｓ、　　１　ｏｅ）
    と； 圧縮ピストン（１４）及び移動部材（１６）に連結さｒ
    Ｌ、１ｔＩｔ制御さｎｆｃ位相関係で圧縮ピストン（１
    ４）及び移動部材（１６）を相互に往復動作させて作動
    流体の圧縮及びＷｅ張により所望の冷却サイクルを行な
    わせる駆動モータ手ＲＣ４８＃５；Ｉ）と； ハウジング（１ｓ、ｔｏ）に配ｔｉれ、圧縮ピストン（
    １４）及び移動部材（１６）ｔ−夫々の対応するハウジ
    ング（１ｇ、２０）中で中心に位置させる非接触虚軸受
    手１１（ｘｅ、ｘｔｔ、ｓｏ、ｓｚ）と；圧縮ピストン
    （１４）及び移動部材（１６）のまわｐの作動流体の流
    れを制限する非接触屋密閉手段（８４，１０８）と： を備えておｐ。 非接触臘軸受手段と非接触製密閉手段とが圧縮ピストン
    （１４）とハウジング（１８）との関及び移動部材（１
    ６）とハウジング（２Ｑ）との間の物思的な接ゝ触を減
    少させて寿命を延長させるとともに作動流体の汚染を防
    止する低温冷却装置。 ６、非接触屋軸受手段（２６，２Ｂ、３０．３２）が、
    マグネチック軸受手段を備えていることを特徴とする特
    許請求の範囲ｇｓ項記載の低温冷却装置。 ７、非接触臘密閉手ＲＣ８４、Ｊ　ｏ　ｇ　）が、圧縮
    ピストン（１４）とハウシング（１８）との間及び移動
    部材（１６）とノ・ウノング（２０）との間の隙間によ
    って形成されていることｔｌ−１！＃倣とする特許請求
    の範囲第５項記載の低温冷却装置。 ８、　ハウジング（１８）とノーウノング（２０）とが
    、共通の長手方向中心線に沿って端と端とを付き合わせ
    た状態で連結さｊしていることを特徴とする特許請求の
    範囲＃ｇ５項記載の低温冷却装置０ ９、　　作１１１体が、ヘリウム、坏オン、水素からな
    るグループから選択された気体であることをｔ￥ｉ徴と
    する特許請求の範囲第５項記載の低温冷却装置。 １０、作動流体が、ヘリウムであることを特徴とする特
    許請求の範囲第５項記載の低温冷却装置・ １１、駆動モータ手段（４８，５２）が、圧縮ピストン
    （１４）及び移ｗＪ部材（１６）をスターリングサイク
    ルで動作ちせることを特徴とする特許請求の範囲第５項
    記載の低温冷却装置。 １２、駆動モーフ手段（４８，５２）が、線形駆動峰−
    夕を備えていることｔ−％黴とする％ＦＭ求の範囲ｊＩ
    ｅ項記載の低温冷却装置。 １３、枢動モータ手Ｒ（４８，５，？）が、２つの駆動
    モータを有しており、２つの駆動モータの一方が圧縮ピ
    ストン（１４）を駆動し、他方が移動部材（Ｊ６）を駆
    動することを特徴とする請求求の範囲第５項記載の低温
    冷却装置。 １４、　圧１１ピストン（１４）と移動部材（１６）と
    の閏の制御された位相及び振幅が電気的な制御を含んで
    いること’ｔ＊徴とする特許請求の範囲ｇｓ項記載の低
    温冷却装置。 １５、非接触飄軸受手Ｒ（２６．２８，３０．３２）が
    、圧縮ビス｝／（７４）及び移動部材（１６）の端に向
    って相互に離間して配１ｆも荘た２対のマ／’ネｆ　ｙ
    　／軸受（２６．２Ｂ．及び３０．３２）１ｃ備えてい
    ること１−＊黴とする特許ｌｉぎ求の範囲第５穢記載の
    低温冷却装置。 １６、圧縮ピストン（１４）と移′ｌＩｂｓ材（１６）
    とが磁性材料を備えておシ、個々のマグ不チック軸受（
    ｔ５ｚｓ，ｓｏ，ｓｚ）が、対応するノ１ウノング（１
    ８，２０）の周囲に略９０°相互に一関して配置され圧
    縮ピストン（１４）及び移動部材（１６）上に相互の垂
    直軸（ｘ−ｙ　）に沿って誘引力を作用させる少なくと
    も４つのｔａｔ石（１２４ｔｘｚｓ、ｔｚｂ、１ｘｙ）
    と、複数の電磁石（１２４゜１２５．１２６，１２７）
    の個々の近傍に設けられ圧縮ピストン（１４）及び移動
    部材（１６）が中心位置から一関した状態を検知し検知
    もれた上記状態の程度に対応した出力信号勿発生させる
    半径方向位置検知手段（ｓＢｓｅ、ａｔｔ、ｎｏ）と、
    個々の電磁石（ｘｚ４．ｌｚｓ、１ｚ６．ｔｚｙ）に連
    結でれ上記出力信号に対応して個々の１１ＩＬ磁石（、
    Ｊ２４゜ｉ２５．ｉ２ｅ、ｘ２１）ｔ−選択的に励起し
    圧縮ピストン（１４）及び移動部材（１６）を夫々が対
    応するハウジング（１ｇ、ｚｏ）の中心の位置に配置さ
    せる電気回路手段（Ｊ４）と、を備えていることｔ特徴
    とする特許＃１１氷の範囲第１５項記載の低温冷却装置
    。 １７、牛快方向位置検知−（３４，３６，３８°、４０
    ンが、対応するハウジング（Ｊｇ、２ｏ）のまわりにと
    略−直線状に対応した状態で配置され夫々の垂直なＸ−
    Ｙ軸に沿りて圧縮ピストン＜１４）ｈるいは移動部材（
    １６）の中心位置からの一関した状態な検知する少なく
    とも２つの半径方向位置探査子（１：１２．１３Ｂ）を
    備えていることを特徴とする特許請求の範Ｓ第１６項記
    載の低温冷却装置。 １８、半径方向位置探査子Ｒ（ｓ４，３６．ｓｔｔ。 ４０　珈、対応するハウソング（１８，２０）の周囲に
    略９０＠離間しかつ電磁石（ｘｘ４．ｔｚｓ、１ｚｅ。 １２７）と略−直線状に対応した状態で配置され夫々の
    垂直なＸ−Ｙ軸に沿って圧縮ピストン（１４）及び移動
    部材（１６）の中心位置からの離間し良状態ｔ−検知す
    る半径方向位置探査子（ＸＳＺ。 １３３．１３４，１３５）ｔ−備えていることを特徴と
    する特許請求の範囲第１６項記載の低温冷却装置゛。 １９、非接触臘密閉手段が、作動流体圧縮空間（４４）
    に近接して配置された隙間密閉部材（８４）と、作動流
    体膨張空間（４６）に近接して゛配置さｎた隙間密閉部
    材（ＩＯ２）と、全備えていることを特徴とする特許請
    求の範囲第１５項記載の低温冷却装置。 ２０、駆動モータ手段が、圧縮ピストン（１４）の両端
    に向かって配置されているマグネチック軸受（２６，２
    ８）の中間に配置さ６ている第１の線形駆動モータ（４
    ８）と、移動部材（１６）の雨漏に同かって配置さ扛て
    いるマグネチック軸受（ｓｏ、ｓｘ）の中間に配置さｎ
    ている第２の線形駆動モータ（５２）と、全備えている
    ことを特徴とするｅＷｆ請求の範囲第２０項記載の低温
    冷却装置。 ２１、第１と第２の線形駆動モータ（４８，６２）に連
    結され、圧緬ピストン（１４）と移動部材（１６）とを
    相互に往復移動させてスターリングサイクルを行なわせ
    るモータ制御回路手段（Ｊ４Ｚ）を備えていることを特
    徴とする特ｆｆ請求の範囲第２０項１載の低温冷却装置
    。 ２２、モータ制御回路手段（Ｊ４．））が、圧縮ピスト
    ン（）４）及び移動部材（１６）の縁形移ｗＪを検知し
    、フィードバック信ｇを発生石せてそ−タ制御回路手段
    （１４２）に圧縮ピストン（１４）及び移動部材（１６
    ）の略すイン波移動を行なわせる手段（５４，５６）を
    備えていることを特徴とする特許請求の範囲第２１項記
    載の低温冷却装置。 ２３、圧縮ピストン（１４）及び移動部材（Ｊ６）の線
    形移動を検知する手段が、ノ・ウゾング（１８）及びハ
    ウソング（２０）中に配置され圧縮ピストン（１４）及
    び移動部材（１６）に連結された電気的な回路手段（７
    ８，８０及び１２０．１２２）を備えていることを特徴
    とする特許請求の範囲第２２項記載の低温冷却装置。 ２４、電気的な回路手段（７８，８０及び１２０゜１２
    ２）が、圧縮ピストン（Ｊ４）に連結されノ・ウノング
    （１８）中における作動流体圧縮空間（４４）からの他
    端（４２）に配置されている第１の線形差動変圧器（ｖ
    ａ、ｇｏ）と、移動ｆｎ＃ｃ１６）に連結基れハウジン
    グ（２０）中における作動流体膨張空間（４６）からの
    他端に配直さｌした第２の線形差動変圧、器・（ｌｚｏ
    、ｚｚｘ）と、を備えていることを特徴とする特＃！Ｆ
    請求の範囲第２３項記載の低温冷却装置。 ２５、ｉｌの線形駆動モータ（４８）が、ハウジング（
    ）８）のるる部分（５）中に配置さ３た同心的な円筒形
    状の固定子及び電機子（６Ｂ、１０．７２）を備えてお
    シ、固定子及び電機子が密閉名ｊして作動流体による汚
    染を防止されておシ、ここにおいて圧縮ピストン（７４
    ）が中空でめ９、圧縮領域の・・クジング部（５０）へ
    向けて開口し圧縮ピストン（７４）とハクノ／ダ部（５
    ０）との閾の圧力差をなくす少なくとも１つの開口（６
    ０゜５９）ｔ−備えていることｔ−ｗｅとする’１７　
    ｆｆ　８Ｎ求Ｏ軛囲第２０項記載の低温冷却装置。 ２６、作動流体圧Ｊｌ！間（４りを含んだハウノン′ｌ
    ｌｆ グ（１８ンの晦部−１作ＩＩＪ流体膨張空間（４６）を
    含んだ端部と１反対−に位置しているハウジング（２０
    ）の端部と連結されていることｔ−特徴とする特許請求
    の範囲第５項記載の低温冷却装置。 ２７、移動部材（１６）が、外端部材（９６）とハクソ
    ング（２０）の膨張空間側端部にマグネチック軸受＜ｓ
    ｏ、ｓｘ）から外方に配置さＣている中間冷却蓄熱手段
    （９５）とを備えておシ、中間冷却蓄熱中ＲＣ，９５）
    が、作動流体膨張空間（４６）及−び作動流体圧縮空間
    （４４）に連通しておシ冷却のスターリングサイクルを
    行なわせることを４１１［とする特許請求の範囲第２６
    項記載の低温冷却装置。 路、ハウジング（２０）が、スターリング冷却サイクル
    中における作動流体膨張空間（４６）中の作動流体の膨
    張の結果によって近傍の冷却を強める端キャラｆ（９２
    ンを外端部（９６）に備えていることを特徴とする特許
    請求の範囲第２７項に記載の低温冷却装置。 ２９、ｓ動部材（１６）に連結されている駆動モータ手
    段（５２）が、移動部材（１６）の夫々の端に向かつて
    配置されているマグネテ、り軸受（ｓｏ、ｓｘ）の中間
    に配置さｒしている線形駆動モータを備えていることを
    、４Ｉ黴とする特許請求の範囲第２８項記載の低温冷却
    装置。 ３０、縁形駆動モータ（５２）が、ハウジング（２０）
    のある部分（８６）中に配置されている同心的な円筒形
    状の電機子及び固定子（Ｊ　１２　ｒ　１１５　ｍ１１
    ４．１１５，１１６）を備えていることを特徴とする特
    許請求の範囲第２９項記載の低温冷却装置・
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