JPS59194657A - リニア駆動モ−タ−を有する低温冷凍装置 - 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】

本発明は分割型スターリング低温冷凍装置のような低温
冷凍装置に関する。さらに詳しくは本発明はリニア駆動
モーターによって駆動される変位部材および／または圧
縮機を有する上述のような低温冷凍装置に関する。 通常の分割型スターリング低温冷凍装置の一例が第１図
から第４図までに示されている。この装置は往復運動す
る圧縮機１４および低温フィンガー１６を含んでいる。 この圧縮機のピストン１７はヘリウムの′ような圧縮冷
凍ガスに殆ど正弦波状の圧力変化をあたえる。ヘッド容
積部１８内の圧力変化は供給ライン２０を通って低温フ
ィンガー１６に伝達される。 通常の分割型スターリング低温冷凍装置は電気モーター
駆動圧縮機を含んでいる。このような装置の修正形態は
分割型ヴユイリュミーア装置（ｓｐｌｉｔ　Ｖｕｉｌｌ
ｅｕｍｉｅｒ）である。この装置においては熱的圧縮機
が使用されている。本発明は−Ｌ述のような冷凍装置お
よびギフオード・マクマホン冷凍装置のような冷凍装置
の両省に応用可能である。 低温フィンガー１６のハウジング内で円筒形の変位部材
２６が自由に往復運動でき、低温フィンガー内の高温容
積部２２および低温容積部２４の容積を変化するように
なっている。変位部材２６は円筒形のマトリックスを形
成するようにＩｌｉねられた数百枚の細かいメツシュの
スクリーン円板より成っている。積重ねられたボールを
有する蓄熱器のような他の蓄熱器も良く知られている。 ヘリウムは高温容積部２２および低温容積部２４の間で
蓄熱器を通って自由にながれることができる。 以下に詳述するようにピストン機素３０が変位部材２６
の本体から上方に低温フィンガー１６の高温端にあるガ
ス弾発容積部３２内に伸長している。 第１図から第４図の冷凍装置は圧縮ガスの３つの絶縁さ
れた容積部を含んでいることが判る。ガスの作動容積部
は圧縮機の端部にある容積部１８内のガス、供給ライン
２０内のガス、低温フィンガー１６の高温容積部２２お
よび低温容積部２４および蓄熱器２８内のガスを含んで
いる。第二の容積部は圧縮機のピストン１７の後方の容
積部２５を含む圧縮機内の比較的大きい不作動容積部で
ある。この容積部はピストンシール２７によって作動容
積部から封止されている。第三のガスの容積部は駆動ピ
ストン３０を取囲んでいるごストンシール３４によって
作動容積部から封止されてりるガス弾発容積部３２であ
る。 通常の分割型スターリング低温冷凍装置の作動を以下に
説明する。第１図に示されるザイクルの時点で変位部材
２６は低温フィンガー１６の低温端にあって、圧縮機は
作動容積部内のガスを圧縮しつつある。この圧縮機のピ
ストン１７の圧縮運動は、作動容積部内の圧力を最小圧
力から最大圧力まで上昇させ、これによって作動容積部
内のガスが加熱される。ガス弾発容積部３２内の圧力は
作動容積部の最小圧力および最大圧力レベルの間のレベ
ルに安定させられる。このようにして、ある時点で作動
容積部内の上昇する圧力が変位部材を横切る圧力差およ
び変位部材シール３６および駆動シール３４の摩擦抵抗
力を含む減速力に打勝つのに充分な駆動ピストン３０を
横切る圧力差を生じさせるのである。高温容積部２２の
断面積はピストン３０の断面積だけ低温容積部２４の断
面積よりも小さいから圧縮ガスの作用によって変位部材
２６ば急激に上方に第２図の位置まで運動する。変位部
材２６のこの運動によって大体環境温度であった高圧の
作動ガスは蓄熱器２８を通って低温容積部２４内に強制
的に動かされる。蓄熱器２８は熱を流動している圧縮ガ
スから吸収し、これによってガスの温度を低減させるの
である。 図示されていないクランク機構による正弦波状の駆動に
よって圧縮機のピストン１７は第３図に示されるように
作動容積部を膨張させ始める。この膨張によって低温容
積部２４内の高圧のヘリウムがさらに冷却されるのであ
る。蓄熱器の全長にわたって２００．°に以上の温度勾
配を保持するように冷凍作用を与えるのはこの低温容積
部２４内の冷却作用である。 ピストン１７の膨張運動中のある時点で、作動容積部内
の圧力はカス弾発容積部３２内の圧力よりも充分に低下
して、ビスロン３０を横切るガスの圧力差がシールの摩
擦抵抗力のような減速力に打勝つようになる。これによ
って変位部材２６は第４図の位置まで下方に駆動される
が、この位置は第１図に示される始動位置である。低温
容積部２４内の低温ガスはこれによって蓄熱器を通って
、駆動され、蓄熱器から熱を奪うのである。 作動容積部の圧力と変位部材の運動との間の位相の関係
が変位部材２６のシールの制動力に関係することは理解
されていた。もしこれらのシールが甚だ小さい摩擦力を
有していた場合は、作動容積部の圧力がガス弾発容積部
３２内の圧力を超えて上昇した直後に変位部材が第１図
の低い位置から第２図の上方位置まで動くことが理解さ
れていた。ガス弾発容積部３２は作動容積部の圧力の最
小および最大値の間の大体中間の圧力になされている。 から、変位部材２６の運動は圧縮機のピストン１７の中
間の行程の間に起こるのである。このことは低温フィン
ガー１６の低温容積部２４内のガスの大部分を圧縮され
、カスの圧縮はこのカスを加熱するから、望ましいこと
ではない。 この装置の能率を向上さゼるには、変位部材の上方への
運動を、圧縮機のビス１−ン１７が第１図および第２図
に示されるような１Ｊ稈の人体路りになるまで減速させ
るのである。このようにして、低温端にある大きい容積
の容積部２４に含まれているガスば膨張前に最大限叫低
渦になされ、このガスをさらに冷却する。同様にしてで
きるだけ多量のガスが、変位部材２６によって高温端に
変位される前に低温フィンガーの低温端内で膨張される
のが望ましい。ここで再び変位部材の運動は作動容積部
内の圧力変化に対して相対的に減速されなｔプればなら
ない。 従来の装置においてはシール３４および３６は最良の値
だけ変位部材の運動を減速させるように変位部材にたい
する抵抗を与えるように設計され、製造されていた。分
割型スターリング冷凍装置における主な問題点はシール
が磨耗するにつれてこれらのシールの制動作用が変化す
ることである。 制動作用が小さくなるにつれて変位部材の運動の位相が
進み、冷凍装置の能率が減少するのである。 また、制動作用はシールを横切る圧力差の方向に関係し
得るものである。 シールの磨耗の問題に加えて、冷凍装置は屡種種の異な
る環境条件に置かれるのである。例えば、冷凍装置は著
しい高温の状態にて貯蔵されて能率の良い低温冷凍作用
を与えるように要求されることがある。他方において、
冷凍装置は甚だ低温の環境条件に置かれることもある。 シールの封止作用および摩擦力は一般に温度に甚だ関係
する。 圧縮機からの圧力波に対して蓄熱器の運動を同期化させ
ることに伴う問題点によって上述した空気力的駆動装置
の代りにリニア駆動モーターを利用する努力がなされて
きている。このよう’３Ｂ置の一例はアコードに与えら
れた米国特許第３，９９１　、５８６号に記載されてい
る。この装置もまた隙間シールを利用していて通常のシ
ールの磨耗に伴う問題点を回避している。このようなリ
ニアモーター装置に伴う問題点はリニア駆動モーターが
形が大きくて小量が重く、冷凍装置の低温フィンガ一部
分において熱を発生することである。分割型スターリン
グ冷凍装置においては、冷凍装置の低温フィンガ一部分
の１法Ｊ５よび重量を最小限度にして、この装置の前記
ａｌ１分に少しの熱しか発生されないようにすることが
重要である。 空気力的駆動装置が分割型スターリング冷凍装置に広く
使用されてきたのは上述の理由からである。 前記アコードの特許は分割型スターリング冷凍装置に典
型的に使用されている回転圧縮機をしめしている。最近
の努力はこのような冷凍装置に直線運動圧縮機を使用す
ることに向けられている。 何故ならばこのような装置における部品数の少ないこと
がリニアモーターを甚だコスト的に有利になずからであ
る。 本発明は圧縮機または変位部材の駆ａ装置の何れにも利
用できるリニア駆動モーターの種々の改良に関する。第
一の改良点はリニア駆動モーターがピストン機素を駆動
するこのモーターの可動電機子に取付けられた永久磁石
を含んでいることである。この永久磁石は１つまたはそ
れ以上の駆動コイルを支持している位置を固定されたハ
ウジング

【こよって取囲まれている。このような構造は
ガス冷媒が駆動コイルに存在する有機物質に露出されな
いようになす小型の清潔な組立体を形成するのを可能に
なす。さらに運動する永久磁石の配置はモーターの能率
を不当に低減しないで電機子に対する半径方向の力を最
小限度になすのを可能になす。電機子に対する半径方向
の力を最小限度になすことはガス潤滑隙間シールが本発
明の装置におけるＪ：うに電機子に対する唯°１つの機
械的な支持装置を与えている場合に特に重要である。 本発明のリニア駆動モーターさらに他の改良点において
は磁束路が電機子の磁気軸線および機械的中心およびこ
れを取巻いているコイルの磁気軸線が同じとなされるこ
とを確実になすように゛調節できることである。１つの
調節によって、磁束戻り路が大体円筒形になされ、その
全長に沿って２　、つの部分に分割される。これらの２
つの部分の相対的な角度位置はこの磁束路の磁気軸線を
調節するように磁束戻り路の中心の廻りに調節されるこ
とができる。ここ°に記載される実施例においては、こ
の分割された磁束戻り路が固定子の駆動コイルを取巻い
ている。電機子の磁気軸線は電機子の複数の永久磁石の
角度位置を調節りることによって調節されることができ
る。電機子の永久磁石および固定子の磁束戻り路をとも
に調節することによって２つの磁気軸線が電機子の機械
的軸線と整合されることができる。 ガス冷媒の汚染を避けるために本発明による設計の１つ
の目的は作動容積部、圧縮機の不作動容積部および低温
端の弾発容積部内にエポキシのような有機物質を使用と
ることを避けることである。 このために１つのモーターにおいては永久磁石組立体が
拡張機素によって電機子に接合される。さらに詳しくは
複数の半径方向の永久磁石が拡張可能のスリーブの廻り
に配置され、外側保持リングによってこのスリーブ上に
保持される。このスリーブはテーパーを付されたコレッ
トによって拡張されるが、このテーパーを付されたコレ
ラ１はまた駆動ピストン機素を緊締するスリーブに対し
て内方に向って押圧作用を与える。他の駆動モーターに
おいては軸線方向の永久磁石がねじ係合連結装置、詳し
くはねじを付された磁束戻り路によって、被駆動ピスト
ン機素上に保持される。 本発明の前述およびその他の目的、特徴および利点は添
付図面に示された本発明の望ましい実施例の後述の詳細
な説明により明らかとなるが、これらの図面中同様の符
号は同様の部分を示すようになっている。またこれらの
図面は正しい尺度となされてはいないが、その代りに本
発明の原理を示すことに重点が置かれている。 好ましい圧縮機の設計を第５図に図示する。この圧縮機
は複式往復駆動ピストン機素２１および２３を含み、こ
れらの往復駆動ピストン機素２１および２３は互いへ向
けて駆動する際にヘッド容積部３９内のヘリウムガスを
圧縮する。このガスは圧縮室シリンダ３１の側部ポート
２９を通してシリンダ３１内の外側環状空間３３へと流
れることができる。外側環状空間３３からのガスは外側
ハウジング３５を通ってチューブ取付は穴３７／＼流れ
ることができる。取付（プ穴３７に連結されたチューブ
（図示せず）はカスを分割型スターリング冷凍装置に導
く。好ましくは、ピストン２１および２３、および圧縮
室シリンダ３１はサーメット、セラミックス或いはその
他の硬く、１１１ｍ！係数の小さい材料から作られる。 これらの機素は隙間シールを形成するように畜な嵌合と
されている。 ピストン２１および２３は直線駆動モーターのそれぞれ
の電機子を単独で機械的に支持する働きをなす。同一の
モーターが２つのピストンを駆動する。右側のモーター
が第５図に示してあり、第５図から第８図までを参照し
て以下に説明する。 スリーブ３８（第６図および第７図）は圧縮機ヘッド容
積部３９から離れた端部にてピストン２１に連結されて
いる。このスリーブ３８は内側間隙４１を有し、シリン
ダ３１に接することなく圧縮室シリンダ３１に沿って自
由に往復的に前進後退できるようになっている。スリー
ブ３８左端にテーパーの付形されたフランジ４０を有し
ている。拡張可能なスリーブ４２がスリーブ３８の上に
右側から取付けられて７ランジ４０に当接されている。 このスリーブ４２はまた内側磁束戻り路として役立ち、
高い透磁性を有する。スリーブ４２はスペーサ４８によ
り間隔を隔てられた２セツトの半径方向の永久磁石４４
．４６を支持している。永久磁石の各セットには６個の
磁石が磁石保持リング５０および５２により保持゛され
ている。 第６図には磁石４４および４６が接近させてパックされ
た状態で示しであるが、これらは拡張可能なスリーブ４
２の回りに配置された場合に磁石の間に間隙が形成され
るように寸法法めされるのが好ましい。この構成により
、圧縮機の不作動容積部５４内のヘリウムガスは、駆動
モーター電機子および圧縮機ピストン組立体が前後に往
復駆動される際に磁石の間を自由に流れ得るようになっ
ている。ざらに、磁石機素における不同性はグループ分
けされた磁石の磁気軸線をピストン２１の機械的な中心
から偏倚されるようになす。磁気軸線は拡張可能なスリ
ーブ４２の回りの磁石の相対角度位置を調整することに
より機械的な中心と一致させることができる。機械的な
中心からのこのような磁気軸線のＱ４１４は、シリンダ
３１内にピストンを固定する傾向を示す半径方向の力を
ピストン２１に作用させることになる。半径方向の力を
排除することは、電気子に関する単独な機械的支持をピ
ストン２１がシリンダ３１内で行うようなこの圧縮機の
設計において特に重要である。 第６図に示すように、拡張可能なスリーブ４２は拡張で
きるようになすために形成されている溝６０を有してい
る。電気子に対して所定位置に永久磁石４４および４６
を固定するために、テーパーの付形されたコレット５６
が拡張可能＆スリーブ４２およびテーパ一部を有するス
リーブ３８の間にナツト５８によって横状に取付けられ
ている。 拡張可能なスリーブはこれにより永久磁石４４および４
６を磁石保持リング５０および５２に対し押圧するので
ある。 テーパ一部を有するスリーブ３８は一端に２つの溝５９
および６１を形成されており、コレット５６が拡張可能
なスリーブ４２を外側に向けて押圧する時に同時にコレ
ット５６はスリーブ３８を内側に向けて押圧して圧縮し
、これによりスリーブとピストン２１との間に緊密な結
合を形成する。 電機子における拡張および圧縮の結合はヘリウムガスを
汚損するであろうエポキシその他のあらゆる接着剤の必
要性を避けるのである。 既述した電気子組立体は台８図の分解図に最も良く示さ
れるようにハウジング３５内に収容されて密封シールさ
れる。圧縮至シリンダ３１の中央の隆起部６２はこのハ
ウジングが左側ハウジング６６と端部同志を結合された
時に環状中ｌ１１６４内に保持される。各ハウジングは
複数のボルト孔６８を備えており、これを通してボルト
が延在されてハウジングを結合する。ハウジングはまた
複数のガス穴７０を有しており、これらのガス穴７０を
通してヘリウムガスが２つのピストン機素２１および２
３の後方の不作動容積部内に流れる。 ハウジング３５および６６が組み立てられる前に、コイ
ル支持ボビン７２および７４（第５図）がハウジングに
取付けられる。ボビン７４は例えば２つのコイル７６お
よび７８、およびこれらの２つのコイルの間のホール効
果位置センサー（図示せず）を支持している。これらの
ボビンはスベーナ７７により離隔されている。スペーサ
７７は２つのハウジング３５．６６わ取り囲むリングで
あり、またチューブ取付は部を取付は穴３７に結合でき
るようになすために分割されている。 圧縮機組立体は端部カバー８０および８２をハウジング
６６および３５の端部に位置決めしてヘリウムガスの空
間を密閉し、半休スリーブ８４（第８図）および８６（
第５図）をこれらの端部カバーおよびコイル組立体の上
に位置決めすることにより完成される。カバースリーブ
８４および８６は溝８７内に着座されて端部カバー８０
および８２をインジウムシール９０および９２（第５図
）およびハウジング６６および３５に対して緊密に押圧
する。 端部カバ＝８２はハウジングにヘリウムガスを充填でき
るようにするための組立体を含んでいる。 特にボール９４が端部カバー８２の穴９６を塞いでいる
。このボールは穴に対して保持ねじ９８により保持され
、プラグ４４により汚損から保護されている。 外側カバースリーブ８４および８６はコイル組立体を包
囲することと端部カバーを所定位置に保持することの働
きをなす。さらにこれらは強磁性材で作られてコイルの
ための磁束戻り路として働くのである。 半休スリーブ８４．８６が圧縮機組立体を完全に取り囲
むのではないので、コイルの回りに互（八に対して角変
的に変位させて磁束戻り路を調整し、これによってコイ
ル組立体の磁気軸線を調整することができるのである。 このような磁束戻り路の調整は第９図に示す実施例のよ
うに別々の外側スリーブのセットが圧縮機の各直線駆動
モーターの上に配置されている場合に特に有利に使用で
きる。 特に外側磁束戻りスリーブ１０２および１０４が右側組
立体を取り囲み、スリーブ１０６および１０８が左側組
立体を取り囲んでいる。各モーター組立体に関しては、
電機子磁石および磁束戻りスリーブをＩＬすることによ
り電気子およびコイル組立体の磁気軸線はともに電機子
組立体の機械的な軸線と同一直線状になし得る。第９図
の外側磁束戻り路をなすスリーブは第５図の場合と同様
な状態で端部カバー８０および８２に固定され、スリー
ブ１０２，１０４および１０６，１０８の間を固定する
張力はスペーサ７７への変更により吸収されるようにな
っている。 注意されることとして、コイルはヘリウムガスの環境か
ら完全に外側に位置されるのである。この構成により、
コイルに沿う固定用材料によってヘリウムガスが汚損さ
れる危険はないのである。 さらに、ヘリウムガス内への電気的な供給路を設ける必
要はないのである。全てのコイルがヘリウムガス収容の
ハウジングの外側に位置するので、小型で容易に構成さ
れ得る組立体が提供されるのであり、コイルに発生する
熱は極めて簡単に装置から除去できるのである。 直線駆動モーターに永久磁石を使用したことがモーター
に要求される電力を低減する。これらの永久磁石をコイ
ルを備えた静止部材に位置させずに電機子に位置させた
ので、かなりの効率を維持しつつ電機子の強磁性材と静
止部材の強磁性材との間により大きい間隙の形成を可能
にしている。 このような広いギャップは、ピストン組立体を圧給苗シ
リンダ内に固定する傾向を示したりこれ番の部材に過度
の摩耗を生ぜしめる半径方向のカイ低減するのである。 第１０図に分割型スターリング冷凍機の冷温病変位装置
を示しである。この冷温端は低温フィ〕ガーヘッド１５
２に固定されて懸架された外側Ｐ筒形ケーシング１５０
を含む。シリンダ１５０ｆ７反対側の冷温端は示してい
ない。シリンダ１５（の内部に往復移動可能に取付けら
れた変位装置１５４はファイバーグラスエポキシシリン
ダ１５５を含んでいる。シリンダ１５５は冷凍機σ各端
部のスクリーン１５８の居い重ね袷部分の丑にニッケル
ボール１５６を包みこまれている。このスクリーンは多
孔質のプラグ１６０により所π位置に保持されている。 この多孔質のプラグ１６０はサーメット隙間シール機素
１６２の穴１６６の端部に位置されている。 サーメット隙間シール機素１６２はシリンダ１５５に固
定されている。これは第二のサーメット隙間シール機素
１６８内に位置されて隙間シー３　　　ル１７０を形成
している。この隙間シール１７０針　　　は好ましくは
２つのサーメット隙間シール機素の間でｏ、００３８ｃ
＋ｎ（０，０００１５ｉｎ）とされ翳　　　る。間隙は
２つのサーメット隙間シール機素の間の直径の間隙の半
分である。この隙間シールは機（素１６８の内部での機
素１６２の抵抗のない運動）　　　を可能にし、同時に
冷温フィンカー作動容積の温１　　　かい端部１７４と
冷温フィンカーシリンダ１５０および変位部材シリンダ
１５５の間の環状空間１７６との間にシールをなす。隙
間シールのこ［のシール作用はシールの軸線方向に約６
ｍｍ１　　　　（０，２５ｉｎ）延在する小さな半径方
向の間隙によって生じるのである。 チャンネル１８０が隙間シール機素１６８の頂部に形成
されており、変位部材の温かい端部】７４と環状空間１
８２との間に流体の導通を与えるようになっている。こ
の環状空間１８２は穴１８６および取付は部１８７を通
して第５図の圧縮機に接続されている。 他の外側１１Ｆｉ１７ｊｌシ一ル機素１８８が冷温フィ
ンガーヘッド１５２内に位置されている。この機素もま
たサーメットで作られている。この外側隙間シール機素
１８Ｂは隙間シール機素１６８よりも小さい内径をゆう
している。この機素１８８はサーメット駆動ピストン１
９２とともに隙間シール１９０を形成している。サーメ
ットピストン１９２およびサーメット隙間シール機素】
８８は非磁性材好ましくはサーメットで作られている。 溝１９３がサーメット駆動ピストン１９２に形成されて
半径方向の圧力差を最少にしているのであり、この圧力
差は変位部材を固定してしまうような側方の力を生じる
のである。 隙間シール機素１８８はシール機素１６８に対して取付
けられており、シール機素１６８はシール１８９および
冷温フィンカーヘッド１５２に対してクランプナラＩ−
２００で押任されている。プツト２００はヘッド１５２
とねし固定され、テーパーワツシ−１７−１９１および
シールリング１９３を介して機素１８８に作用グる。 ビス１〜ン１９２は変位部材の主本体とともに往復移動
し、実際には駆動ピストンを横断せる圧力差が変位部材
全体を駆動するように作用する。ピストン１９２はビン
１９６によりサーメット機素１６２に結合され、ピン１
９６はピストン１９２の下端の横方向の溝１９８を通し
て延在されている。この結合は０．１３１１１１１１（
０，００５ｉｎ）以内の半径方向の動きをピストン１９
２および隙間シール機素１６２の間に許容している。こ
れにより、隙間シール１９０および１７０の間の同心お
よび整列のための公差は緩められる。 磁束戻り路プレート２０４および２０６の間に挟まれた
ザマリウムコバルト磁石２０２が駆動ピストン１９２に
取付けられている。磁石２０２は軸線方向の多孔質磁石
であり、プレート２０４および２０６の作用により半径
方向の磁束路を生じている。モーター組立体の外径がこ
のモーターの行程の大体１０倍であるので、この構成で
の充分な支持空間が得られるのである。しかし第５図か
ら第９図までに示した圧縮機の設計では、この外径は行
程の大体３倍程度であるので半径方向の磁石が必要とな
る。磁束戻り路プレート２０６はピストン１９２の端部
にねじ結合されているので磁気コネクタとして作用する
。圧縮機に拡張可能なコネクタとして使用されることが
このモーターにおいて同様に可能であるが、環状の軸□
線方向の磁石がこの簡単な結合を可能としている。しか
し既述したように、接着剤は不要である。 電機子組立体が往復移動するガスばね容積部２０８はハ
ウジング２１０により形成されており、このハウジング
２１０は冷温フィンカーヘッド１５２上に金属ばねシー
ル２１２に抗してねし止めされている。ボヒン２１４は
２つのコイル２１６および２１８およびホール効果位置
センサー２２０を支持しており、ハウジング２１０上に
配置されている。圧縮機モーターにおいて半休スリーブ
の形態とされている磁束戻り路２２２および２２４はコ
イル２１６ａ；よび２１８の回りに配置されている。組
立の間これらの磁束戻り路半体スリーブはコイルに対し
て位置決めされ、また互いに対する角度的な位置決めは
磁束戻り路の磁気軸線が電機子の軸線と一致するように
調整される。 これはオシロスコープでコイルを通る駆動電流を監視し
つつ磁束戻り路の磁気軸線が一致するよう調整して行わ
れる。最少の電流が最少の摩擦力を指示するのである。 磁束戻り路か適当に位置決めされて接着固定されると外
側ハウシング２２６で包囲されるのであり、この外側ハ
ウジングはねじ結合によりばね容積ハウジング２１０に
結合される。 第１０図の直線駆動モーターは変位部材の運動を制限す
る目的で備えられ、変位部材が冷温フィンガーの端部を
擦らずに全行程を移動し、且つまた圧力波と適当な位相
で移動することを確実となしている。二−ルス・オー・
ヤング、ロバート・ヘンダーソンおよびビータ−・ジエ
ー・ケー二一による１９８２年１２月６日付けの特許願
かこの目的のために設計されたフィードバックおよび制
御回路を開示している。 本発明はその好ましい実施例につぎ図示し説明したが、
当業者には特許請求の範囲に記載の精神および範囲から
逸脱せずに様々な形態および詳細部の変更を成しえるこ
とは理解されよう。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図までは従来の空気圧駆動の分割型スタ
ーリング冷凍機の作動を示す断面図。 第５図は直−線駆動モーター組立体を示すために部分的
に断面とした本発明を具体化した分割型スターリング冷
凍機の側面図。 第６図は第５図の電機子組立体の分解図。 第７図は第６図のテーパースリーブの基本的には断面と
せる側面図。 第８図は第５′図の圧縮機における駆動コイル組立体以
外の基本的に静止せる部材の分解図。 第９図は第５図の圧縮機の外側の磁束戻り路ケーシング
の他の実施例とける斜視図。 第１０図は本発明を具体化せる変位部材駆動モーターの
立面横断面図。 ２１．２３・・・・・・往復駆動ビス１−ン機素３１・
・・・・・・・・・・・・・・圧縮室シリンダ３５・・
・・・・・・・・・・・・・外側ハウジング３８・・・
・・・・・・・・・・・・スリーブ３９・・・・・・・
・・・・・・・・ヘッド容積部４２・・・・・・・・・
・・・・・・スリーブ４４．４６・・・・・・磁石 ５４・・・・・・・・・・・・・・・不作動容積部６６
・・・・・・・・・・・・・・・ハウジング８２・・・
・・・・・・・・・・・・端部カバー８４．８６・・・
・・・半休スリーブ １５４・・・・・・・・・・・・・・・変位部材１５５
・・・・・・・・・・・・・・・シリンダ１９２・・・
・・・・・・・・・・・・ピストン２０８・・・・・・
・・・・・・・・・カスばね容積部２１６．２１８・・
・コイル ２２０・・・・・・・・・・・・・・・ホール効果位置
センサー２２２．２２４・・・磁束戻り路 ２１０．２２６・・・ハウジング 代理人　　浅　村　　皓 図面の浄化・（ 内容に変更なし） 第　３　図　　　　第　４　図 特許庁長官殿 １．事件の表示 昭和５９年特許願第　　６２１９　　号２、　ＢｎＵＯ
）′″０°１．＝７８゜、−２−ヶ□＝よ、おあや。 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 ５、補正命令の日付 昭和　　年　　月　　日 手続補正書（方式） 昭和３２年、く−月ｉ日 特許庁長官殿 １、事件の表示 昭和ｆｆ年持許願第　　乙２／２　号 ２、発明の名称 ３、補正をする者 事件との関係　特１．′１出願人 （上　　　所 ４、代理人 ５６補正命令の日付 昭和玄デ年り月ΩＶ日 ６、補正により増加する発明の数 ７、補正の対象 願書の↑８′「出願人（法人）代表者氏名の駅委任状、
及びその訳文各１通 図面の浄３　（内容に変更なし） ８、補正の内容　　別紙のとおり

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　交互に圧縮および膨張されてカス状の作動流体
   の１部分を低温に冷却するようになされた作動流体およ
   び内部に設けられたピストン機素を駆動するリニア駆動
   モーターを含む低温冷凍装置において、 前記ピストン機素に固定された永久磁石電機子と、 前記永久磁石電機子を取゛囲み、前記電機子が往復運動
   する容積部を密封して封止するハウジングと、 前記ハウジングを取囲むコイル組立体と、を包含するこ
   とを特徴とづる低温冷凍装置。 （２）　前記リニア駆動モーターの運動する部分または
   固定された部分の何れがまた（、１両方の磁気軸線を調
   節して前記駆動されるピストン機素に動く半径方向の力
   を最小限になす装置をさらに含んでいることを特徴とす
   る特許請求の範囲第〈１〉項記載の低温冷凍装置。 （３）　前記コイル組立体を取囲み、複数の部分より形
   成されてその角度的位置を調節できる大体円筒形の外側
   磁束路を包含することを特徴とする特許請求の範囲第く
   １）項記載の低温冷凍装置。 （４）　前記電機子が多数の永久磁石を含み、これらの
   永久磁石の角度的位置が相互に相対的に調節でき、前記
   電機子の磁気軸線が前記電機子の機械的な軸線と合致さ
   れ得るようになされていることを特徴とする特許請求の
   範囲第（３）項記載の低温冷凍装置。 （５）　前記駆動されるピストン機素がこれを取囲むシ
   リンダーに対して密な公差を有し、隙間シールを形成し
   、前記取囲むシリング−内のピストン機素が唯１つの前
   記電機子の機械的な支持部となされていることを特徴と
   する特許ｔ＾求の範囲第（１）項記載の低温冷凍装置。 （６）　前記電機子が多数の永久磁石を含み、前記永久
   磁石の角度的位置が相互に相対的に調節でき、前記電機
   子の磁気軸線が前記電機子の機械的な軸線と合致され得
   るようになされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の低温冷凍装置。 （７）　前記永久磁石が拡張可能のスリーブによって保
   持リング内に保持されていることを特徴とする特許請求
   の範囲第（６）項記載の低温冷凍装置。 （８）　永久磁石組立体が前記電機子に拡張可能の電機
   子の機素の機械的な拡張によって接合されていることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の低温冷凍製
   位置。 （９）　前記膨張可能の機素が前記ピストン機素を緊締
   するように磁石支持機素を圧縮するようにも働くテーパ
   ーを付されたコレットによって拡張させられるようにな
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第（８）項
   記載の低温冷凍製位置。 （１０〉　前記永久磁石組立体が磁石保持リング内に配
   置される多数の半径方向の磁石を包含していることを特
   徴とする特許請求の範囲第〈８）項記載の低温冷凍製位
   置。 （１１）　前記永久′磁石がねじ係合連結装置によって
   接合される軸線方向磁石となされていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１）項記載の低温冷凍製位置。 （１２）　前記ねじ係合連結装置が磁束戻し板となされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第〈１１）項記
   載の低温冷凍製位置。 （１３）　交互に圧縮および膨張されてガス状の作動流
   体の１部分を低温に冷却するようになされた作動流体お
   よび内部に設けられたピストン機素を駆動Ｖるリニア駆
   動モーターを含む低温冷凍装置において、 前記リニア駆動モーターの磁気中心を調節して前記ピス
   トン機素の機械的な中心に合致するようになされている
   、 ことを特徴とする低温冷凍装置。 （１４）　モーターコイル組立体を取囲み、複数の部分
   より形成されている大体円筒形の外側磁束戻し部を含み
   、これらの複数の部分の角度的な位置が調節可能となさ
   れていることを特徴とする特許請求の範囲第（１３）項
   記載の低温冷凍装置。 （１５）　前記リニア駆動モーターの電機子が前記ピス
   トン機素の機械的な中心の廻りに配置される多数の永久
   磁石を含み、前記永久磁石の角度的な位置が相互に相対
   的に調節でき、前記電機子の磁気軸線が前記電機子の機
   械的な軸線と合致するようになし得ることを特徴とする
   特許請求の範囲第（１４）項記載の低温冷凍装置。 （１６）　前記リニア駆動モーターの電機子が多数の永
   久磁石を含み、前記永久磁石の角度的な位置が相互に相
   対的に調節でき、前記電機子の磁気軸線が前記電機子の
   機械的な軸線と合致するようになし得ることを特徴とす
   る特許請求の範囲第（１３）項記載の低温冷凍装置。 （１７）　前記永久磁石が拡張可能のスリーブによって
   保持リング内に保持されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第（１６）項記載の低温冷凍装置。 （１８）　前記膨張可能のスリーブが前記ピストン機素
   を緊締するように磁石支持機素を圧縮するようにも働く
   テーパーを付されたコレットによって拡張させられるよ
   うになされていることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １７）項記載の低温冷凍装置。 （１９）　拡張可能の電機子の機素の機械的な拡張によ
   って電機子に接合される永久磁石を含む、交互に圧縮お
   よび拡張されてガス状の作動流体の１部分を低温に冷却
   するようになされた作動流体および内部に設けられたピ
   ストン機素を駆動するリニア駆動モーターを含む低温冷
   凍装置。 （２０）　前記拡張可能の電機子の機素が前記ピストン
   機素を緊締するように電機子の機素を圧縮するようにも
   働くテーパーを付されたコレットによって拡張させられ
   るようになされていることを特徴とする特許請求の範囲
   第（１９）項記載の低温冷凍装置。 （２１）　前記永久磁石組立体が磁石保持リング内に配
   置される多数の半径方向磁石を包含していることを特徴
   とする特許請求の範囲第（１９）項記載の低温冷凍装置
   。 （２２ン　ねじ係合連結装置によってピストン機素に接
   合される軸線方向磁石を含む交互に圧縮および膨張され
   てガス状の作動流体の１部分を低温に冷却するようにな
   された作動流体および内部に設けられたピストン機素を
   駆動するリニア駆動モーターを含む低温冷凍装置。 （２３）　前記ねじ係合連結装置が磁束戻し板となされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第（２２）項記
   載の低温冷凍装置。 （２４）　ハウジング内で往復運動して蓄熱器を通して
   ガス作動容積部内でカスを変位させるようになすガス変
   位部材と、前記変位部材を作動さけるリニア駆動モータ
   ーとを有する低温冷凍装置において、 前記変位部材に対する駆動ビスｌ〜ンに取付けられた軸
   線方向永久磁石と、 前記軸線方向永久磁石の周囲にガス弾発容積部を密に封
   止するハウジングと、 前記ハウジングを取囲む駆動コイル組立体と、を包含す
   ることを特徴とする低温冷凍装置。 （２５）　前記駆動コイル組立体を取囲み、複数の部分
   より形成された大体円筒形の外側磁束戻し部を含み、前
   記複数の部分の位置が調節可能となされていることを特
   徴とする特許請求の範囲第（２４）項記載の低温冷凍装
   置。 （２６）　前記永久磁石がねじ係合連結装置によって前
   記ピストン機素に接合されていることを特徴とする特許
   請求の範囲第（２４）項記載の低温冷凍装置。 （２７）　前記ねじ係合連結装置が磁束戻し板となされ
   ていることを特徴とする特許請求の範囲第２６項記載の
   低温冷凍装置。