TW202316069A - 自由活塞式斯特林裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種自由活塞式斯特林裝置，其通過減少製造步驟而能夠容易地進行製造。 所述自由活塞式斯特林裝置為自由活塞式斯特林冷凍機（1），其具有作為可在第一氣缸（3）的軸X方向上往復運動的為往復體的活塞（5）、用於控制該活塞（5）的往復運動的為彈性體的第一板簧（11）、使所述活塞（5）與所述第一板簧（11）的可動部連接的連接體（13）和在與所述第一氣缸（3）的位置關係被固定的狀態下支撐所述第一板簧（11）的固定部的作為支撐體的支撐臂部（25）。由於具有調整活塞組件（6）的可動質量mp的作為錘體的墊圈（31）和被設置在所述連接體（13）的被安裝有所述墊圈（31）的安裝部（30），並且在已組裝成所述活塞組件（6）的狀態下所述安裝部（30）被設置在能夠安裝所述墊圈（31）的位置，因此，通過減少分解、再組裝的步驟而使得能夠容易地進行製造。

Description

自由活塞式斯特林裝置

本發明為涉及自由活塞式斯特林裝置的發明。

以往，作為這種自由活塞式斯特林裝置，可知為具有氣缸；可在氣缸內沿其軸向往復運動的作為往復體的活塞和置換器；控制所述活塞和置換器的往復運動的作為彈性體的板簧；將所述活塞和置換器分別與為所述板簧的可動部的中央部連接的、作為連接體的套筒和開孔螺栓、桿和螺母；在與所述氣缸的位置關係被固定的狀態下支撐為所述板簧的固定部的外周部的作為支撐體的固定軸、間隔件和螺母的裝置(例如，參照專利文獻1)。而且，在這樣的自由活塞式斯特林裝置中，通過用活塞組件和置換器組件最佳化由板簧的彈簧常數和可動質量決定的共振頻率，從而使在保持活塞和置換器的相位差的狀態下的運轉變得容易。這樣，為了調整活塞組件和置換器組件的共振頻率，在專利文獻1中，採取了通過墊圈來追加附加重量(相當於本申請發明的錘體)的方式。 現有技術文獻 專利文獻

專利文獻1：日本特開2004-309080號公報

[發明所欲解決的問題]

在專利文獻1中，在組裝活塞組件和置換器組件之後，再在將這些活塞組件和置換器組件固定在與斯特林裝置不同的固定臺上，施加微小振動，測定各自的共振頻率，算出附加重量之後，一旦將活塞組件及置換器組件從固定臺上拆下並分解，並將為附加重量的墊圈與活塞組件及置換器組件一體化。需要說明的是，向活塞組件追加墊圈，是在使作為用於將活塞固定在板簧上的連接體的套筒的輪轂孔和開孔螺栓螺合時，通過將墊圈與板簧一起夾持在上述套筒和開孔螺栓之間來進行。同樣，向置換器組件追加墊圈，是在使作為用於將置換器固定在板簧上的連接體的桿與螺母螺合時，通過將墊圈與板簧一起夾持在上述桿與螺母之間來進行。即，在專利文獻1中，必須採取組裝、共振頻率測定、分解、再組裝的步驟，不僅在製造時費時費工，而且由於步驟的增加，還存在著增加部件破損的風險的問題。

因此，本發明的目的在於，提供一種自由活塞式斯特林裝置。所述裝置能解決上述所存在的問題，且在能夠削減製造步驟的同時還能夠降低部件破損的風險。 [解決問題的技術手段]

在本發明的請求項1中所記載的自由活塞式斯特林裝置，其具有 氣缸， 往復體，可在所述氣缸內沿其軸向進行往復運動， 彈性體，控制所述往復體的往復運動， 連接體，使所述往復體與所述彈性體的可動部進行連接以及 支撐體，在與所述氣缸的位置關係被固定的狀態下支撐所述彈性體的固定部，其中， 所述自由活塞式斯特林裝置進一步具有： 錘體，用於調整包含所述往復體和連接體的可動質量以及 安裝部，被設置在所述連接體或往復體上並用於安裝所述錘體， 並且所述安裝部被設置在已組裝了所述氣缸、往復體、彈性體、連接體和支撐體的狀態下能夠安裝所述錘體的位置上。

另外，在本發明的請求項2中所記載的自由活塞式斯特林裝置，在請求項1中，在所述彈性體為板簧的同時，所述安裝部被設置在所述板簧與所述往復體相反的一側。

另外，在本發明的請求項3中所記載的自由活塞式斯特林裝置，在請求項2中，所述安裝部與所述往復體被設置為同軸，並且所述錘體相對於所述安裝部被安裝為同軸。

另外，在本發明的請求項4中所記載的自由活塞式斯特林裝置，在請求項3中，所述錘體為墊圈，所述安裝部為內螺紋構件和與所述內螺紋構件螺合的外螺紋構件，同時通過所述外螺紋與內螺紋的螺合能夠夾持墊圈。

進一步，在本發明的請求項5中所記載的自由活塞式斯特林裝置，在請求項3中，所述錘體為外螺紋構件，所述安裝部為內螺紋構件，所述外螺紋構件能夠與所述內螺紋構件螺合，多種重量相異的所述外螺紋構件中的任一者能夠與所述內螺紋構件螺合。 [發明的效果]

本發明的請求項1中所記載的自由活塞式斯特林裝置，其通過具有如上所述的結構，能夠在已組裝了氣缸、往復體、彈性體、連接體和支撐體的狀態下調整可動質量，因此，在能夠削減分解、再組裝的步驟且能夠容易地進行製造的同時，並且，通過削減步驟，能夠減少部件受損壞的風險。

需要說明的是，通過將所述彈性體設為板簧，並且將所述安裝部設置在所述板簧與往復體相反的一側，從而能夠在已組裝了氣缸、往復體、彈性體、連接體和支撐體的狀態下容易地進行可動質量的調整。

另外，通過在將所述安裝部與所述往復體設置為同軸的同時，且將所述錘體相對於所述安裝部安裝為同軸，從而能夠均衡良好地進行所述往復體的往復運動。

另外，通過在將所述錘體作為墊圈，且將所述安裝部作為內螺紋構件和與內螺紋構件螺合的外螺紋構件的同時，且由所述外螺紋構件和內螺紋構件的螺合而能夠夾持墊圈，依據墊圈的相異的片數和/或質量，從而能夠容易地調整可動質量。

進一步，在將所述錘體作為外螺紋構件，將所述安裝部作為內螺紋構件，將所述外螺紋構件能夠與所述內螺紋構件進行螺合的同時，且能夠將多種重量不同的所述外螺紋構件中的任一者與所述內螺紋構件螺合，從而通過選擇所述外螺紋構件中的任一者進行螺合，從而能夠容易地調整可動質量。

以下，基於第1圖至第5圖對本發明的第一實施方式進行說明。自由活塞式斯特林冷凍機1為作為本發明的自由活塞式斯特林裝置。(以下，簡稱為斯特林冷凍機)。需要說明的是，在本例中，為了便於說明，作為所述斯特林冷凍機1，雖例示了γ型的裝置，但也可以是β型等的其它形式。所述斯特林冷凍機1在被密閉的外殼2的內部，具有第一氣缸3、第二氣缸4、活塞組件6和置換器組件8。其中，所述活塞組件6具有在第一氣缸3內作為沿其中心軸X方向能夠進行往復運動的往復體的活塞5，所述置換器組件8具有在第二氣缸4內作為沿其中心軸X方向能夠進行往復運動的往復體的置換器7。

所述外殼2具有圓筒部9和本體部10。而且，所述圓筒部9的前端側成為吸熱部9C，其基端側成為排熱部9H。另外，在所述圓筒部9內設有所述第二氣缸4、置換器組件8的一部分、以及未圖示的吸熱側熱交換器、再生器、排熱側熱交換器。另外，在所述本體部10內設有所述第一氣缸3、活塞組件6、置換器組件8的一部分、以及未圖示的線性馬達的定子。

對所述活塞組件6詳細地進行說明。活塞組件6被構成為具有所述活塞5、作為用於控制活塞5的在所述第一氣缸3內的往復運動的彈性體的第一板簧11、向所述活塞5施加驅動力的所述線性馬達的動子12、以及用於將所述活塞5和所述動子12固定到所述第一板簧11的連接體13。所述活塞5被形成為圓筒形。而且，未圖示的內螺紋被形成在活塞5的基端側。另外，所述動子12被構成為具有為圓筒形且非磁性的合成樹脂製的框架14、以及被固定在框架14上的圓筒形的永久磁鐵15。而且，圓形的貫通孔16被形成在所述框架14的基端側。貫通孔16的內徑被形成為比活塞5的外徑小。所述連接體13被構成為具有連接主體17和螺母18。所述連接主體17被構成為具有未圖示的第一外螺紋、第二外螺紋19、大徑部20、小徑部21、以及內螺紋22。所述第一外螺紋被構成為可通過所述貫通孔16與所述活塞5的未圖示的內螺紋進行螺合。即，所述第一外螺紋的外徑形成為比所述貫通孔16的內徑小。另一方面，所述大徑部20的外徑被形成為比貫通孔16的內徑大。因此，穿過所述貫通孔16，通過使所述連接主體17的第一外螺紋與所述活塞5的內螺紋螺合，從而所述動子12被所述活塞5和連接主體17夾持。在中央貫通孔23被形成在所述第一板簧11的中央的同時，多個外周部貫通孔24被形成在外周部。所述中央貫通孔23的內徑被形成為比所述第二外螺紋19的外徑大，且比所述螺母18的對面寬度小。因此，所述第二外螺紋19能夠穿通所述第一板簧11的中央貫通孔23。另外，在將所述第二外螺紋19穿通所述中央貫通孔23的狀態下，通過將所述螺母18螺合在所述第二外螺紋19，從而所述第一板簧11被所述連接主體17和螺母18夾持。這樣，所述活塞組件6被構成。

所述第一板簧11由作為支撐體的支撐臂部25所支撐。如果詳細地進行說明，則為通過使螺釘26穿通所述第一板簧11的外周部貫通孔24與所述支撐臂部25的內螺紋27螺合，所述第一板簧11的外周部被所述支撐臂部25和螺釘26所夾持。而且，所述支撐臂部25通過凸緣部28被與所述第一氣缸3一體地形成。因此，所述支撐臂部25與所述第一氣缸3的位置關係被固定。這意味著由所述支撐臂部25所支撐的所述第一板簧11的外周部和所述第一氣缸3的位置關係被固定。即，所述第一板簧11的外周部成為不動的固定部，所述第一板簧11的中央部成為伴隨所述活塞5的往復運動而運動的可動部。

在構成所述活塞組件6的連接主體17與活塞5相反的一側形成有與所述第二外螺紋19為同軸狀的所述內螺紋22。即，在所述連接主體17與活塞5相反的一側，所述第二外螺紋19被形成在外側，所述內螺紋22被形成在內側。具有內螺紋22的所述連接主體17的前端側為內螺紋構件。作為外螺紋構件的螺栓29被螺合在所述內螺紋22。而且，通過這些具有內螺紋22的內螺紋構件和作為外螺紋構件的螺栓29構成安裝部30。即，所述安裝部30被設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側。進一步，通過將所述內螺紋22和螺栓29進行螺合，作為錘體的墊圈31能夠被夾持在所述連接主體17和螺栓29之間。

接著，對在本實施方式中的所述活塞組件6的共振頻率fp的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第一板簧11的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，進而預先測定彈簧常數kp。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部25相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第一板簧11的彈簧常數kp進行測定，而是對每個製造批次進行測定。通常，由往復運動的物體和與此物體連接的彈性體構成的振動系統的共振頻率f用以下的算式表示。 f=(1/2π)√(k/m) 在此算式中，k為彈性體的彈簧常數，m為可動質量。因此，所述活塞組件6的目標共振頻率fpt由以下算式表示。 fpt=(1/2π)√(kp/mp) 由於已確定了目標共振頻率fpt和所述第一板簧11的彈簧常數kp，所以能夠計算出所述活塞組件6的可動質量mp。在此，可動質量mp為所述活塞5的質量m ₅、所述動子12的質量m ₁₂、所述連接主體17的質量m ₁₇、所述螺母18的質量m ₁₈、所述螺栓29的質量m ₂₉、所述第一板簧11中的除外周部之外的部位的質量m ₁₁和n片的所述墊圈31的質量m ₃₁之和。預先分別測定了m ₅、m ₁₂、m ₁₇、m ₁₈、m ₂₉、m ₃₁。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₁₁為計算值。因此，上述式被改寫為如下的方式。 fpt=(1/2π)√(kp/(m ₅+m ₁₂+m ₁₇+m ₁₈+m ₂₉+m ₁₁+nm ₃₁)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第4(b)圖所示那樣，雖可n=2，但n的值也可根據kp的值而進行變動。由於佔據可動質量mp的大部分的所述活塞5、動子12和所述連接主體17被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述螺母18、螺栓29、墊圈31雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fp所賦予的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt，但實際上，有時共振頻率fp會從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上。這樣，在共振頻率fp從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上的情況下，可通過增減所述墊圈31的片數進行對應。在需要減少可動質量mp的值的情況下，例如第4(a)圖所示那樣，將所述墊圈31減少至1片。另外，在需要增加可動質量mp的值的情況下，例如第4(c)圖所示那樣，將所述墊圈31增加至3片。這樣，通過調整在將所述螺栓29螺合在所述內螺紋22上時所夾持的所述墊圈31的片數，從而可調整可動質量mp的值，且能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。需要說明的是，通過減薄所述墊圈31的厚度，則可細微地制定可動質量mp的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述活塞5和第一氣缸3的同軸度需要為高精度，若為了調整可動質量mp而一旦分解所述活塞組件6，則在重新組裝時，需要重新調整所述活塞5和第一氣缸3的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部30被設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側，所以即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，且所述活塞5已被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，通過僅將所述螺栓29從所述活塞組件6上取下並調整所述墊圈31的片數，就可以調整可動質量mp。即，在不損害活塞5和第一氣缸3的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。

下面對所述置換器組件8詳細地進行說明。置換器組件8被構成為具有所述置換器7、作為用於控制在所述第二氣缸4內的置換器7的往復運動的彈性體的第二板簧32、和用於將所述置換器7固定在所述第二板簧32上的連接體33。所述置換器7被形成為圓筒狀。另外，所述連接體33被構成為具有桿34和第一螺母35。所述桿34被構成為具有圓棒狀的桿主體36和設置在桿主體36與置換器7相反的一側的外螺紋37。而且，所述桿主體36與所述置換器7同軸地連接。需要說明的是，所述外螺紋37的外徑比所述桿主體36與置換器7相反的一側的端部的外徑小。在中央貫通孔38被形成在所述第二板簧32的中央的同時，多個外周部貫通孔39被形成在外周部。所述中央貫通孔38的內徑被形成為比所述外螺紋37的外徑大，且比所述桿主體36與置換器7相反的一側的端部的外徑和所述第一螺母35的對面寬度小。因此，所述外螺紋37能夠穿過所述第二板簧32的中央貫通孔38。另外，在使所述外螺紋37穿過所述中央貫通孔38的狀態下，通過使所述第一螺母35與所述外螺紋37螺合，所述第二板簧32被所述桿主體36和第一螺母35所夾持。這樣，所述置換器組件8被構成。

所述第二板簧32由作為支撐體的支撐臂部40所支撐。如果詳細地進行說明，則為通過將穿過所述第二板簧32的外周部貫通孔39的螺釘41與所述支撐臂部40的內螺紋42螺合，所述第二板簧32的外周部被所述支撐臂部40和螺釘41所夾持。而且，所述支撐臂部40被定位固定在所述外殼2的本體部10內。另外，所述第二氣缸4也被定位固定在所述外殼2的圓筒部9內。因此，所述支撐臂部40，其在上述殼體2內的與所述第二氣缸4的位置關係被固定。這意味著，由所述支撐臂部40支撐的所述第二板簧32的外周部與所述第二氣缸4的位置關係被固定。即，所述第二板簧32的外周部成為不動的固定部，所述第二板簧32的中央部成為伴隨所述置換器7的往復運動而移動的可動部。

構成所述置換器組件8的所述桿34的外螺紋37的前端側為構成安裝部43的一部分的外螺紋構件。而且，作為構成所述安裝部43的一部分的內螺紋構件的第二螺母44被螺合在所述外螺紋37。即，所述安裝部43被設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側。進而，通過使具有所述外螺紋37的外螺紋構件和作為內螺紋構件的第二螺母44進行螺合，從而能夠在所述第一螺母35和第二螺母44之間夾持作為錘體的墊圈45。

接著，對在本實施方式中的所述置換器組件8的共振頻率fd的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第二板簧32的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，預先測定彈簧常數kd。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部40相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第二板簧32的彈簧常數kd進行測定，而是對每個製造批次進行測定。與所述活塞組件6同樣，所述置換器組件8的目標共振頻率fdt用以下的算式表示。 fdt=(1/2π)√(kd/md) 由於已確定了目標共振頻率fdt和所述第二板簧32的彈簧常數kd，所以能夠計算出所述置換器組件8的可動質量md。在此，可動質量md為所述置換器7的質量m ₇、所述桿34的質量m ₃₄、所述第一螺母35的質量m ₃₅、所述第二螺母44的質量m ₄₄、所述第二板簧32中的除外周部之外的部位的質量m ₃₂和n片的所述墊圈45的質量m ₄₅之和。預先分別測定了m ₇、m ₃₄、m ₃₅、m ₄₄、m ₄₅。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₃₂為計算值。因此，上述式被改寫為如下的方式。 fdt=(1/2π)√(kd/(m ₇+m ₃₄+m ₃₅+m ₄₄+m ₃₂+nm ₄₅)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第5(b)圖所示那樣，雖可n=2，但n的值也可根據kd的值而變動。由於佔據可動質量md的大部分的所述置換器7、所述桿34被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述第一螺母35、所述第二螺母44、墊圈45雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fd賦予的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt，但實際上，有時共振頻率fd從目標共振頻率fdt偏離容許範圍以上。這樣，在共振頻率fd從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上的情況下，可通過增減所述墊圈45的片數進行對應。在需要減少可動質量md的值的情況下，例如第5(a)圖所示那樣，將所述墊圈45減少至1片。另外，在需要增加可動質量md的值的情況下，例如第5(c)圖所示那樣，將所述墊圈45增加至3片。這樣，通過調整在將所述第二螺母44螺合在所述外螺紋37上時所夾持的所述墊圈45的片數，從而可調整可動質量md的值，且能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。需要說明的是，通過減薄所述墊圈45的厚度，則可細微地制定可動質量md的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述置換器7和第二氣缸4的同軸度需要為高精度，若為了調整可動質量md而一旦分解所述活塞組件8，則在重新組裝時，需要重新調整所述置換器7和第二氣缸4的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部43被設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側，所以即使在使所述活塞組件8由所述支撐臂部40所支撐，且所述置換器已7被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，通過僅將所述第二螺母44從所述活塞組件8上取下並調整所述墊圈45的片數，就可以調整可動質量md。即，在不損害置換器7和第二氣缸4的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。

這樣，在通過調整被安裝在所述活塞組件6的墊圈31的片數、以及被安裝在所述置換器組件8的墊圈45的片數，從而能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt的同時，還能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。而且，通過將所述安裝部30設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側，即使在將所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，所述活塞5被插入所述第一氣缸3內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fp。同樣，通過將所述安裝部43設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側，即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，所述置換器7被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fd。因此，由於不需要如以往那樣，在測定活塞組件6的共振頻率fp之後進行分解活塞組件6，因此不僅能夠減少伴隨組裝和分解的部件破損(具體而言，毀壞螺紋牙、使部件與其它物體發生碰撞或摩擦等)的風險，而且，還能夠在不損害已被一次調整後的所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的條件下進行可動質量mp的調整。同樣，由於不需要在測定了置換器組件8的共振頻率fd之後分解置換器組件8，因此，不僅能夠減少伴隨組裝和分解而導致部件破損的風險，還能夠在不損害已被一次調整後的所述置換器7與第二氣缸4的同軸度的條件下進行可動質量md的調整。另外，由於所述安裝部30、43分別與所述活塞組件6、置換器組件8同軸設置，所以相對於所述安裝部30、43，可以同軸地安裝作為錘體的所述墊圈31、45，並且所述活塞組件6和置換器組件8的重量均衡良好，從而能夠以良好的均衡進行所述活塞5和置換器7的往復運動。進一步，通過將所述墊圈31、45作為錘體，且通過調整夾持的墊圈31、45的片數，從而能夠容易地調整所述活塞組件6的共振頻率fp和所述置換器組件8的共振頻率fd。

以下，基於第1圖至第3圖和第6圖、第7圖，對本發明的第二實施方式進行說明。需要說明的是，由於活塞組件6和置換器組件8的結構與第一實施方式共通，因此省略其說明，而對可動質量mp、md的調整進行說明。

內螺紋22以與第二外螺紋19為同軸的方式被形成在構成活塞組件6的連接體17與活塞5相反的一側。即，在所述連接主體17與活塞5相反的一側，所述第二外螺紋19被形成在外側，所述內螺紋22被形成在內側。具有內螺紋22的連接主體17的前端側為內螺紋構件。作為外螺紋構件的螺栓29被螺合在所述內螺紋22。而且，通過這些內螺紋22和螺栓29構成安裝部30。即，所述安裝部30被設置在第一板簧11與活塞5相反的一側。進一步，通過使具有所述內螺紋22的內螺紋構件與作為外螺紋構件的螺栓29螺合，從而能夠在所述連接主體17和螺栓29之間夾持作為錘體的墊圈51。需要說明的是，墊圈51為直徑相異的多種墊圈中的任一者(51a、51b、51c......)。

接著，對在本實施方式中的所述活塞組件6的共振頻率fp的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第一板簧11的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，由此預先測定彈簧常數kp。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部25相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第一板簧11的彈簧常數kp進行測定，而是對每個製造批次進行測定。通常，由往復運動的物體和與此物體連接的彈性體構成的振動系統的共振頻率f用以下的算式表示。 f=(1/2π)√(k/m) 在此算式中，k為彈性體的彈簧常數，m為可動質量。因此，所述活塞組件6的目標共振頻率fpt由以下算式表示。 fpt=(1/2π)√(kp/mp) 由於已確定了目標共振頻率fpt和所述第一板簧11的彈簧常數kp，所以能夠計算出所述活塞組件6的可動質量mp。在此，可動質量mp為所述活塞5的質量m ₅、所述動子12的質量m ₁₂、所述連接主體17的質量m ₁₇、所述螺母18的質量m ₁₈、所述螺栓29的質量m ₂₉、所述第一板簧11中的除外周部之外的部位的質量m ₁₁和所述墊圈51的質量m ₅₁之和。預先分別測定了m ₅、m ₁₂、m ₁₇、m ₁₈、m ₂₉和m ₅₁。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行的。另外，m ₁₁為計算值。因此，上述算式被改寫為如下的方式。 fpt=(1/2π)√(kp/(m ₅+m ₁₂+m ₁₇+m ₁₈+m ₂₉+m ₁₁+nm ₅₁)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第6(b)圖所示那樣，雖然所述墊圈51為中等直徑的墊圈51b，但根據kp的值也可變化選擇墊圈51a、51b、51c、......中的任一者。佔據可動質量mp的大部分的所述活塞5、動子12和所述連接主體17被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述螺母18、螺栓29、墊圈51雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fp的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt，但實際上，共振頻率fp有時會偏離目標共振頻率fpt的容許範圍以上。這樣，在共振頻率fp從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述墊圈51的種類來進行對應。在需要減少可動質量mp的值的情況下，例如第6(a)圖那樣，將所述墊圈51變更為直徑小的墊圈(51a)。另外，在需要增加可動質量mp的值的情況下，例如第6(c)圖那樣，將所述墊圈51變更為直徑大的墊圈(51c)。這樣，通過選擇在將所述螺栓29螺合在所述內螺紋22上時夾持的所述墊圈51的種類來調整可動質量mp的值，能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。需要說明的是，通過減小所述墊圈51(51a、51b、51c、......)之間的直徑之差，則可細微地制定可動質量mp的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述活塞5和第一氣缸3的同軸度需要為高精度，若為了調整可動質量mp，而一旦分解所述活塞組件6，則在重新組裝時，需要重新調整所述活塞5和第一氣缸3的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部30被設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側，所以即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，且所述活塞5已被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，通過僅將所述螺栓29從所述活塞組件6上取下並適當地選擇所安裝的所述墊圈51的種類(51a、51b、51c、......)，從而能夠調整可動質量mp。即，在不損害所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。

構成所述置換器組件8的桿34的外螺紋37的前端側為構成安裝部43的一部分的外螺紋構件。而且，構成所述安裝部43的一部分的作為內螺紋構件的第二螺母44被螺合在所述外螺紋37。即，所述安裝部43被設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側。進而，通過使具有所述外螺紋37的外螺紋構件和作為內螺紋構件的第二螺母44進行螺合，從而能夠在所述第一螺母35和第二螺母44之間夾持作為錘體的墊圈52。需要說明的是，墊圈52為直徑不同的多種墊圈中的任一者(52a、52b、52c、......)。

接著，對在本實施方式中的所述置換器組件8的共振頻率fd的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第二板簧32的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，由此預先測定彈簧常數kd。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部40相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第二板簧32的彈簧常數kd進行測定，而是對每個製造批次進行測定。與所述活塞組件6同樣，所述置換器組件8的目標共振頻率fdt用以下的算式表示。 fdt=(1/2π)√(kd/md) 由於已確定了目標共振頻率fdt和所述第二板簧32的彈簧常數kd，所以能夠計算出所述置換器組件8的可動質量md。在此，可動質量md為所述置換器7的質量m ₇、所述桿34的質量m ₃₄、所述第一螺母35的質量m ₃₅、所述第二螺母44的質量m ₄₄、所述第二板簧32中的除外周部之外的部位的質量m ₃₂和所述墊圈52的質量m ₅₂之和。預先分別測定了m ₇、m ₃₄、m ₃₅、m ₄₄、m ₅₂。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₃₂為計算值。因此，上述算式被改寫為如下的方式。 fdt=(1/2π)√(kd/(m ₇+m ₃₄+m ₃₅+m ₄₄+m ₃₂+m ₅₂)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第7(b)圖所示那樣，雖然所述墊圈52為中等直徑的墊圈52b，但根據kd的值也可變化選擇墊圈52a、52b、52c、......中的任一個。佔據可動質量md的大部分的所述置換器7和桿34被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述第一螺母35、第二螺母44和墊圈52雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fd的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt，但實際上，共振頻率fd有時會偏離目標共振頻率fdt的容許範圍以上。這樣，在共振頻率fd從目標共振頻率fdt偏離容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述墊圈52的種類來進行對應。在需要減少可動質量md的值的情況下，例如第7(a)圖那樣，將所述墊圈52變更為直徑小的墊圈(52a)。另外，在需要增加可動質量md的值的情況下，例如第7圖(c)那樣，將所述墊圈52變更為直徑大的墊圈(52c)。這樣，通過選擇在將所述第二螺母44螺合在所述外螺紋37上時夾持的所述墊圈52的種類來調整可動質量md的值，能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。需要說明的是，通過減小所述墊圈52(52a、52b、52c、......)之間的直徑之差，則可細微地制定可動質量md的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述置換器7和第二氣缸4的同軸度需要為高精度，所以若為了調整可動質量md而一旦分解所述置換器組件8，則在重新組裝時，需要重新調整所述置換器7和第二氣缸4的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部43被設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側，所以即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，且所述置換器7已被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，通過僅將所述第二螺母44從所述置換器組件8上取下並適當地選擇所安裝的所述墊圈52的種類(52a、52b、52c、......)，從而能夠調整可動質量md。即，在不損害所述置換器7和第二氣缸4的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。

這樣，在通過選擇被安裝在所述活塞組件6的墊圈51的種類(51a、51b、51c、......)、以及被安裝在所述置換器組件8的墊圈52的種類(52a、52b、52c、......)，能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt的同時，還能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。而且，通過將所述安裝部30設置在所述第一板簧11的與活塞5相反一側，即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，所述活塞5被插入所述第一氣缸3內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fp。同樣，通過將所述安裝部43設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側，即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，所述置換器7被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fd。因此，由於不需要如以往那樣，在測定活塞組件6的共振頻率fp之後進行分解活塞組件6，因此不僅能夠減少伴隨組裝和分解的部件破損(具體而言，毀壞螺紋牙、使部件與其它物體發生碰撞或摩擦等)的風險，而且，還能夠在不損害已被一次調整後的所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的條件下進行可動質量mp的調整。同樣，由於不需要在測定了置換器組件8的共振頻率fd之後分解置換器組件8，因此，不僅能夠減少伴隨組裝和分解而導致部件破損的風險，而且還能夠在不損害已被一次調整後的所述置換器7與第二氣缸4的同軸度的條件下進行可動質量md的調整。另外，由於所述安裝部30、43分別與所述活塞組件6、置換器組件8同軸設置，所以相對於所述安裝部30、43，可以同軸地安裝作為錘體的所述墊圈51、52，並且能夠良好地進行所述活塞組件6和置換器組件8的重量均衡，從而能夠以良好的均衡進行所述活塞5和置換器7的往復運動。進一步，通過將所述墊圈51、52作為錘體，且通過選擇直徑相異的所述墊圈(51a、51b、51c、......，52a、52b、52c、......)中的任一種進行夾持，從而能夠容易地調整所述活塞組件6的共振頻率fp和所述置換器組件8的共振頻率fd。

以下，基於第1圖至第3圖和第8圖、第9圖，對本發明的第三實施方式進行說明。需要說明的是，由於活塞組件6和置換器組件8的結構與第一實施方式和第二實施方式共通，因此省略其說明，而對可動質量mp、md的調整進行說明。

內螺紋22以與第二外螺紋19為同軸的方式被形成在構成活塞組件6的連接主體17與活塞5相反的一側。即，在所述連接主體17與活塞5相反的一側，所述第二外螺紋19被形成在外側，所述內螺紋22被形成在內側。具有內螺紋22的連接主體17的前端側為內螺紋構件。作為外螺紋構件的螺栓29被螺合在所述內螺紋22。而且，通過這些具有內螺紋22的內螺紋構件和作為外螺紋構件的螺栓29，從而構成安裝部30。即，所述安裝部30被設置在第一板簧11與活塞5相反的一側。進一步，通過使所述內螺紋22與螺栓29螺合，從而能夠在所述連接主體17和螺栓30之間夾持作為錘體的墊圈61。需要說明的是，墊圈61為厚度相異的多種墊圈中的任一者(61a、61b、61c......)。

接著，對在本實施方式中的所述活塞組件6的共振頻率fp的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第一板簧11的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，進而預先測定彈簧常數kp。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部25相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第一板簧11的彈簧常數kp進行測定，而是對每個製造批次進行測定。通常，由往復運動的物體和與此物體連接的彈性體構成的振動系統的共振頻率f用以下的算式表示。 f=(1/2π)√(k/m) 在此算式中，k為彈性體的彈簧常數，m為可動質量。因此，所述活塞組件6的目標共振頻率fpt由以下算式表示。 fpt=(1/2π)√(kp/mp) 由於已確定了目標共振頻率fpt和所述第一板簧11的彈簧常數kp，所以能夠計算出所述活塞組件6的可動質量mp。在此，可動質量mp為所述活塞5的質量m ₅、所述動子12的質量m ₁₂、所述連接主體17的質量m ₁₇、所述螺母18的質量m ₁₈、所述螺栓29的質量m ₂₉、所述第一板簧11中的除外周部之外的部位的質量m ₁₁和所述墊圈61的質量m ₆₁之和。預先分別測定了m ₅、m ₁₂、m ₁₇、m ₁₈、m ₂₉和m ₆₁。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₁₁為計算值。因此，上述算式被改寫為如下的方式。 fpt=(1/2π)√(kp/(m ₅+m ₁₂+m ₁₇+m ₁₈+m ₂₉+m ₁₁+m ₆₁)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第8(b)圖所示那樣，雖然所述墊圈61為中等厚度的墊圈61b，但根據kp的值也可變化選擇墊圈61a、61b、61c、......中的任一個。佔據可動質量mp的大部分的所述活塞5、動子12和所述連接主體17被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述螺母18、螺栓29、墊圈61雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fp的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt，但實際上，共振頻率fp有時會從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上。這樣，在共振頻率fp從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述墊圈61的種類來進行對應。在需要減少可動質量mp的值的情況下，例如第8(a)圖那樣，將所述墊圈61變更為薄的墊圈(61a)。另外，在需要增加可動質量mp的值的情況下，例如第8(c)圖那樣，將所述墊圈61變更為厚的墊圈(61c)。這樣，通過選擇在將所述螺栓29螺合在所述內螺紋22上時夾持的所述墊圈61的種類來調整可動質量mp的值，能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。需要說明的是，通過減小所述墊圈61(61a、61b、61c、......)之間的厚度之差，則可細微地制定可動質量mp的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述活塞5和第一氣缸3的同軸度需要為高精度，所以若為了調整可動質量mp而一旦分解所述活塞組件6，則在重新組裝時，需要重新調整所述活塞5和第一氣缸3的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部30被設置在所述第一板簧11的與活塞5相反的一側，所以即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，且所述活塞5已被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，通過僅將所述螺栓29從所述活塞組件6上取下並適當地選擇所安裝的所述墊圈61的種類(61a、61b、61c、......)，從而能夠調整可動質量mp。即，在不損害所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。

構成所述置換器組件8的桿34的外螺紋37的前端側為構成安裝部43的一部分的外螺紋構件。而且，作為構成所述安裝部43的一部分的作為內螺紋構件的第二螺母44被螺合在所述外螺紋37。即，所述安裝部43被設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側。進而，通過使具有所述外螺紋37的外螺紋構件和作為內螺紋構件的第二螺母44進行螺合，從而能夠在所述第一螺母35和第二螺母44之間夾持作為錘體的墊圈62。需要說明的是，墊圈62為厚度相異的多種墊圈中的任一者(62a、62b、62c、......)。

接著，對在本實施方式中的所述置換器組件8的共振頻率fd的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第二板簧32的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，進而預先測定彈簧常數kd。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部40相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第二板簧32的彈簧常數kd進行測定，而是對每個製造批次進行測定。與所述活塞組件6同樣，所述置換器組件8的目標共振頻率fdt用以下的算式表示。 fdt=(1/2π)√(kd/md) 由於已確定了目標共振頻率fdt和所述第二板簧32的彈簧常數kd，所以能夠計算出所述置換器組件8的可動質量md。在此，可動質量md為所述置換器7的質量m ₇、所述桿34的質量m ₃₄、所述第一螺母35的質量m ₃₅、所述第二螺母44的質量m ₄₄、所述第二板簧32中的除外周部之外的部位的質量m ₃₂和所述墊圈62的質量m ₆₂之和。預先分別測定了m ₇、m ₃₄、m ₃₅、m ₄₄、m ₆₂。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₃₂為計算值。因此，上述算式被改寫為如下的方式。 fdt=(1/2π)√(kd/(m ₇+m ₃₄+m ₃₅+m ₄₄+m ₃₂+m ₆₂)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第9(b)圖所示那樣，雖然所述墊圈62為中等程度厚度的墊圈62b，但根據kd的值也可變化選擇墊圈62a、62b、62c、......中的任一個。佔據可動質量md的大部分的所述置換器7和桿34被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述第一螺母35、第一螺母44和墊圈62雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fd的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt，但實際上，共振頻率fd有時會從目標共振頻率fdt偏離容許範圍以上。這樣，在共振頻率fd從目標共振頻率fdt偏離容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述墊圈62的種類來進行對應。在需要減少可動質量md的值的情況下，例如第9(a)圖那樣，將所述墊圈62變更為薄的墊圈(62a)。另外，在需要增加可動質量md的值的情況下，例如第9(c)圖那樣，將所述墊圈62變更為厚的墊圈(62c)。這樣，通過選擇在將所述第二螺母44螺合在所述外螺紋37上時夾持的所述墊圈62的種類來調整可動質量md的值，從而能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。需要說明的是，通過減小所述墊圈62(62a、62b、62c、......)之間的厚度之差，則可細微地制定可動質量md的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述置換器7和第二氣缸4的同軸度需要為高精度，若為了調整可動質量md而一旦分解所述置換器組件8，則在重新組裝時，需要重新調整所述置換器7和第二氣缸4的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部43被設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側，所以即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，且所述置換器7已被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，通過僅將所述第二螺母44從所述置換器組件8上取下並適當地選擇所被安裝的所述墊圈62的種類(62a、62b、62c、......)，就可以調整可動質量md。即，在不損害置換器7和第二氣缸4的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。

這樣，在通過選擇被安裝在所述活塞組件6的墊圈61的種類(61a、61b、61c、......)、以及被安裝在所述置換器組件8的墊圈62的種類(62a、62b、62c、......)，從而能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt的同時，還能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。而且，通過將所述安裝部30設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側，即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，所述活塞5被插入所述第一氣缸3內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fp。同樣，通過將所述安裝部43設置在所述第二板簧32與置換器7相反的一側，即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，所述置換器7被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fd。因此，由於不需要如以往那樣，在測定活塞組件6的共振頻率fp之後進行分解活塞組件6，因此不僅能夠減少伴隨組裝和分解的部件破損(具體而言，毀壞螺紋牙、使部件與其它物體發生碰撞或摩擦等)的風險，而且，還能夠在不損害已被一次調整後的所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的條件下進行可動質量mp的調整。同樣，由於不需要在測定了置換器組件8的共振頻率fd之後分解置換器組件8，因此，不僅能夠減少伴隨組裝和分解而導致部件破損的風險，還能夠在不損害已被一次調整後的所述置換器7與第二氣缸4的同軸度的條件下進行可動質量md的調整。另外，由於所述安裝部30、43分別與所述活塞組件6、置換器組件8同軸設置，所以相對於所述安裝部30、43，可以同軸地安裝作為錘體的所述墊圈61、62，並且能夠良好地進行所述活塞組件6和置換器組件8的重量均衡，從而能夠以良好的均衡進行所述活塞5和置換器7的往復運動。進一步，通過將所述墊圈61、62作為錘體，且通過選擇厚度相異的所述墊圈(61a、61b、61c、......，62a、62b、62c、......)中的任一者且進行夾持，從而能夠容易地調整所述活塞組件6的共振頻率fp和所述置換器組件8的共振頻率fd。

以下，基於第1圖至第3圖和第10圖、第11圖，對本發明的第四實施方式進行說明。需要說明的是，由於活塞組件6和置換器組件8的結構與第一實施方式至第三實施方式共通，因此省略其說明，而對可動質量mp、md的調整進行說明。

內螺紋22以與第二外螺紋19為同軸的方式被形成在構成活塞組件6的連接體17與活塞5相反的一側。即，在所述連接主體17與活塞5相反的一側，所述第二外螺紋19被形成在外側，所述內螺紋22被形成在內側。具有內螺紋22的所述連接主體17的前端側為內螺紋構件。作為外螺紋構件的螺栓29被螺合在所述內螺紋22。而且，通過這些具有內螺紋22的內螺紋構件和作為外螺紋構件的螺栓29，從而構成安裝部30。即，所述安裝部30被設置在第一板簧11的與活塞5相反的一側。進一步，通過使所述內螺紋22與螺栓29螺合，從而能夠在所述連接主體17和螺栓30之間夾持作為錘體的墊圈51。需要說明的是，墊圈51為直徑相異的多種墊圈中的任一者(51a、51b、......)。

接著，對在本實施方式中的所述活塞組件6的共振頻率fp的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第一板簧11的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，進而預先測定彈簧常數kp。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部25相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第一板簧11的彈簧常數kp進行測定，而是對每個製造批次進行測定。通常，由往復運動的物體和與此物體連接的彈性體構成的振動系統的共振頻率f用以下的算式表示。 f=(1/2π)√(k/m) 在此算式中，k為彈性體的彈簧常數，m為可動質量。因此，所述活塞組件6的目標共振頻率fpt由以下算式表示。 fpt=(1/2π)√(kp/mp) 由於已確定了目標共振頻率fpt和所述第一板簧11的彈簧常數kp，所以能夠計算出所述活塞組件6的可動質量mp。在此，可動質量mp為所述活塞5的質量m ₅、所述動子12的質量m ₁₂、所述連接主體17的質量m ₁₇、所述螺母18的質量m ₁₈、所述螺栓29的質量m ₂₉、所述第一板簧11中的除外周部之外的部位的質量m ₁₁和所述墊圈51的質量m ₅₁(m _51a、m _51b、......)之和。預先分別測定了m ₅、m ₁₂、m ₁₇、m ₁₈、m ₂₉和m ₅₁(m _51a、m _51b、......)。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₁₁為計算值。因此，上述算式被改寫為如下的方式。 fpt=(1/2π)√(kp/(m ₅+m ₁₂+m ₁₇+m ₁₈+m ₂₉+m ₁₁+xm _51a+ym _51b)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第10(b)圖所示那樣，雖然所述墊圈51為2片直徑小的墊圈(51a)(x=2，y=0)，但根據kp的值可變動墊圈51a、51b、......的片數和種類。佔據可動質量mp的大部分的所述活塞5、動子12和所述連接主體17被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述螺母18、螺栓29、墊圈51雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fp的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt，但實際上，共振頻率fp有時會從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上。這樣，在共振頻率fp從目標共振頻率fpt偏離容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述墊圈51的片數和種類來進行對應。在需要減少可動質量mp的值的情況下，例如第10(a)圖那樣，將所述墊圈51變更為1片直徑小的墊圈(51a)(即，x=1，y=0)。另外，在需要增加可動質量mp的值的情況下，例如第10(c)圖那樣，將所述墊圈51變更為1片直徑小的墊圈(51a)和1片直徑大的墊圈(51b)(即，x=1，y=1)。這樣，通過選擇在將所述螺栓29螺合在所述內螺紋22上時夾持的所述墊圈51的片數和種類來調整可動質量mp的值，能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。需要說明的是，通過減小所述墊圈51(51a、51b、......)之間的直徑或厚度之差，則可細微地制定可動質量mp的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述活塞5和第一氣缸3的同軸度需要為高精度，若為了調整可動質量mp而一旦分解所述活塞組件6，則在重新組裝時，需要重新調整所述活塞5和第一氣缸3的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部30被設置在所述第一板簧11的與活塞5相反一側，所以即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，且所述活塞5已被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，通過僅將所述螺栓29從所述活塞組件6上取下並適當地變換所安裝的所述墊圈51的片數和種類(51a、51b、......)，從而能夠調整可動質量mp。即，在不損害所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。

構成所述置換器組件8的桿34的外螺紋37的前端側為構成安裝部43的一部分的外螺紋構件。而且，作為構成所述安裝部43的一部分的內螺紋構件的第二螺母44被螺合在所述外螺紋37。即，所述安裝部43被設置在所述第二板簧32的與置換器7相反一側。進而，通過使具有所述外螺紋37的外螺紋構件和作為內螺紋構件的第二螺母44進行螺合，從而能夠在所述第一螺母35和第二螺母44之間夾持作為錘體的墊圈52。需要說明的是，墊圈52為直徑相異的多種墊圈中的任一者(52a、52b、......)。

接著，對在本實施方式中的所述置換器組件8的共振頻率fd的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第二板簧32的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，進而預先測定彈簧常數kd。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部40相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第二板簧32的彈簧常數kd進行測定，而是對每個製造批次進行測定。與所述活塞組件6同樣，所述置換器組件8的目標共振頻率fdt用以下的算式表示。 fdt=(1/2π)√(kd/md) 由於已確定了目標共振頻率fdt和所述第二板簧32的彈簧常數kd，所以能夠計算出所述置換器組件8的可動質量md。在此，可動質量md為所述置換器7的質量m ₇、所述桿34的質量m ₃₄、所述第一螺母35的質量m ₃₅、所述第二螺母44的質量m ₄₄、所述第二板簧32中的除外周部之外的部位的質量m ₃₂和所述墊圈52的質量m ₅₂(m _52a、m _52b......)之和。預先分別測定了m ₇、m ₃₄、m ₃₅、m ₄₄、m ₅₂(m _52a、m _52b......)。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₃₂為計算值。因此，上述算式被改寫為如下的方式。 fdt=(1/2π)√(kd/(m ₇+m ₃₄+m ₃₅+m ₄₄+m ₃₂+xm _52a+ym _52b)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第11(b)圖所示那樣，雖然所述墊圈52為2片直徑小的墊圈(52a)(x=2，y=0)，但根據kd的值可變動墊圈52a、52b、......的片數和種類。佔據可動質量md的大部分的所述置換器7和所述桿34被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述第一螺母35、第二螺母44、墊圈52雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fd的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt，但實際上，共振頻率fd有時會從目標共振頻率fdt偏離容許範圍以上。這樣，在共振頻率fd從目標共振頻率fdt偏離容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述墊圈52的片數和種類來進行對應。在需要減少可動質量md的值的情況下，例如第11(a)圖那樣，將所述墊圈52變更為1片直徑小的墊圈(52a)(即，x=1，y=0)。另外，在需要增加可動質量md的值的情況下，例如第11(c)圖那樣，將所述墊圈52變更為1片直徑小的墊圈(52a)和1片直徑大的墊圈(52b)(即，x=1，y=1)。這樣，通過變更在將所述螺栓29螺合在所述內螺紋22上時所夾持的所述墊圈52的片數和種類來調整可動質量md的值，從而能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。需要說明的是，通過減小所述墊圈52(52a、52b、......)之間的直徑或厚度之差，則可細微地制定可動質量md的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述置換器7和第二氣缸4的同軸度需要為高精度，所以若為了調整可動質量md而一旦分解所述置換器組件8，則在重新組裝時，需要重新調整所述置換器7和第二氣缸4的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部43被設置在所述第二板簧32的與置換器7相反一側，所以即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，且所述置換器7已被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，通過僅將所述第二螺母44從所述置換器組件8上取下並適當地選擇所安裝的所述墊圈52的片數和種類(52a、52b、......)，從而能夠調整可動質量md。即，在不損害所述置換器7和第二氣缸4的同軸度的情況下，能夠容易地使共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。

這樣，在通過變更被安裝在所述活塞組件6的墊圈51的片數和種類(51a、51b、......)、以及被安裝在所述置換器組件8的墊圈52的片數和種類(52a、52b、......)，從而能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt的同時，還能夠使所述置換器組件8的共振頻率fd接近目標共振頻率fdt。而且，通過將所述安裝部30設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側，即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，所述活塞5被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fp。同樣，通過將所述安裝部43設置在所述第二板簧32的與置換器7相反一側，即使在使所述置換器組件8由所述支撐臂部40所支撐，所述置換器7被插入在所述第二氣缸4內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fd。因此，由於不需要如以往那樣，在測定活塞組件6的共振頻率fp之後進行分解活塞組件6，因此不僅能夠減少伴隨組裝和分解而帶來的部件破損(具體而言，毀壞螺紋牙、使部件與其它物體發生碰撞或摩擦等)的風險，而且，還能夠在不損害已被一次調整後的所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的條件下進行可動質量mp的調整。同樣，由於不需要在測定了置換器組件8的共振頻率fd之後分解置換器組件8，因此，不僅能夠減少伴隨組裝和分解而導致部件破損的風險，還能夠在不損害已被一次調整後的所述置換器7與第二氣缸4的同軸度的條件下進行可動質量md的調整。另外，由於所述安裝部30、43分別與所述活塞組件6、置換器組件8同軸設置，所以相對於所述安裝部30、43，可以同軸地安裝作為錘體的所述墊圈51、52，並且能夠良好地進行所述活塞組件6和置換器組件8的重量均衡，從而能夠以良好的均衡進行所述活塞5和置換器7的往復運動。進一步，通過將所述墊圈51、52作為錘體，且通過變更且夾持直徑相異的所述墊圈(51a、51b、......，52a、52b、......)的片數和種類，從而能夠容易地調整所述活塞組件6的共振頻率fp和所述置換器組件8的共振頻率fd。

以下，基於第1圖至第3圖和第12圖，對本發明的第五實施方式進行說明。需要說明的是，由於活塞組件6的結構與第一實施方式至第四實施方式共通，因此省略其說明，而對可動質量mp的調整進行說明。

內螺紋22以與第二外螺紋19為同軸狀的方式被形成在構成活塞組件6的連接主體17的與活塞5相反的一側。即，在所述連接主體17的與活塞5相反的一側，所述第二外螺紋19被形成在外側，所述內螺紋22被形成在內側。具有內螺紋22的所述連接主體17的前端側為內螺紋構件。通過內螺紋構件從而構成安裝部71。即，所述安裝部71被設置在第一板簧11的與活塞5相反的一側。進一步，作為外螺紋構件的螺栓72被螺合在所述內螺紋22。而且，螺栓72被成為錘體。需要說明的是，螺栓72為長度相異的多種螺栓中的任一者(72a、72b、72c......)。

接著，對在本實施方式中的所述活塞組件6的共振頻率fp的調整方法進行說明。首先，通過預先將所述第一板簧11的外周部安裝在未圖示的測定用夾具上並施加應力，進而預先測定彈簧常數kp。需要說明的是，所述測定用夾具為與所述支撐臂部25相同的位置關係。另外，並不是對所有的所述第一板簧11的彈簧常數kp進行測定，而是對每個製造批次進行測定。通常，由往復運動的物體和與此物體連接的彈性體構成的振動系統的共振頻率f用以下的算式表示。 f=(1/2π)√(k/m) 在此算式中，k為彈性體的彈簧常數，m為可動質量。因此，所述活塞組件6的目標共振頻率fpt由以下算式表示。 fpt=(1/2π)√(kp/mp) 由於已確定了目標共振頻率fpt和所述第一板簧11的彈簧常數kp，所以能夠計算出所述活塞組件6的可動質量mp。在此，可動質量mp為所述活塞5的質量m ₅、所述動子12的質量m ₁₂、所述連接主體17的質量m ₁₇、所述螺母18的質量m ₁₈、所述螺栓72的質量m ₇₂和所述第一板簧11中的除外周部之外的部位的質量m ₁₁之和。預先分別測定了m ₅、m ₁₂、m ₁₇、m ₁₈和m ₇₂。但是，並不是對所有的部件進行這些質量測定，而是按批次進行測定。另外，m ₁₁為計算值。因此，上述式被改寫為如下的方式。 fpt=(1/2π)√(kp/(m ₅+m ₁₂+m ₁₇+m ₁₈+m ₁₁+m ₇₂)) 需要說明的是，在此例中，如作為標準的第12(b)圖所示那樣，雖然所述螺栓72為中等程度長度的螺栓72b，但根據kp的值可變動選擇螺栓72a、72b、72c、......中的任意一種。佔據可動質量mp的大部分的所述活塞5、動子12和所述連接主體17被高精度地製造，所以原來的公差小。另外，所述螺母18、螺栓72雖為標準件，但由於質量小，所以質量的差異對共振頻率fp的影響比較小。在計算上，由此雖可以使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt，但實際上，共振頻率fp有時會從目標共振頻率fpt偏離至容許範圍以上。這樣，在共振頻率fp從目標共振頻率fpt偏離至容許範圍以上時，通過變更所安裝的所述螺栓72的種類來進行對應。在需要減少可動質量mp的值的情況下，例如第12(a)圖那樣，將所述螺栓72變更為短的螺栓(72a)。另外，在需要增加可動質量mp的值的情況下，例如第12(c)圖那樣，將所述螺栓72變更為長的螺栓(72c)。這樣，通過選擇被螺合在所述內螺紋22上的所述螺栓72種類來調整可動質量mp的值，能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。需要說明的是，通過減小所述螺栓72(42a、72b、72c、......)之間的長度之差，則可細微地制定可動質量mp的調整步驟。

需要說明的是，在自由活塞式斯特林冷凍機1中，由於所述活塞5和第一氣缸3的同軸度需要為高精度，若為了調整可動質量mp而一旦分解所述活塞組件6，則在重新組裝時，需要重新調整所述活塞5和第一氣缸3的同軸度。但是，如上所述，由於所述安裝部71被設置在所述第一板簧11的與活塞5相反的一側，所以即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，且所述活塞5被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，通過僅將所述螺栓72(72a、72b、72c、......)從所述活塞組件6上取下與其它的螺栓72(72a、72b、72c、......)進行交換，從而能夠調整可動質量mp。即，在不損害所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的情況下，也能夠容易地使共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。

這樣，通過選擇被安裝在所述活塞組件6的螺栓72的種類(72a、72b、72c、......)，從而能夠使所述活塞組件6的共振頻率fp接近目標共振頻率fpt。而且，通過將所述安裝部71設置在所述第一板簧11與活塞5相反的一側，即使在使所述活塞組件6由所述支撐臂部25所支撐，所述活塞5被插入在所述第一氣缸3內的狀態下，也能夠容易地調整共振頻率fp。因此，由於不需要如以往那樣，在測定活塞組件6的共振頻率fp之後進行分解活塞組件6，因此不僅能夠減少伴隨組裝和分解而帶來的部件破損(具體而言，毀壞螺紋牙、使部件與其它物體發生碰撞或摩擦等)的風險，而且，還能夠在不損害已被一次調整後的所述活塞5和第一氣缸3的同軸度的條件下進行可動質量mp的調整。另外，由於所述安裝部71與所述活塞組件6同軸設置，所以相對於所述安裝部71，可以同軸地安裝作為錘體的所述螺栓72，並且能夠良好地進行所述活塞組件6的重量均衡，從而能夠以良好的均衡進行所述活塞5的往復運動。進一步，通過在將為外螺紋的螺栓72作為所述錘體，所述安裝部71作為內螺紋22，能夠將所述螺栓72螺合在所述內螺紋22的同時，將多種的重量相異的所述螺栓72(72a、72b、72c、......)中的任一者螺合在所述內螺紋22，從而能夠容易地調整可動質量mp。

需要說明的是，本發明不被限定於上述實施方式，在本發明的要旨的範圍內可進行各種變通實施。例如，在第四實施方式中，雖然可以通過組合直徑相異的墊圈51a、51b、......或墊圈52a、52b、......來調整可動質量mp、md，但也可以通過組合厚度相異的墊圈61a、61b、......或墊圈62a、62b、......來調整可動質量mp、md。另外，還可以通過組合直徑相異的墊圈和厚度相異的墊圈來調整可動質量mp、md。另外，在上述實施方式中，雖然可以通過大小相異的錘體來調整質量，但也可以通過材質相異的錘體來調整質量。進一步，在上述各實施方式中，雖然往復體和連接體可為分離結構，但往復體和連接體也可為一體結構。

1:自由活塞式斯特林冷凍機(自由活塞式斯特林裝置) 2:外殼 3:第一氣缸 4:第二氣缸 5:活塞(往復體) 6:活塞組件 7:置換器(往復體) 8:置換器組件 9:圓筒部 10:本體部 11:第一板簧(彈性體) 12:動子 13:連接體 14:框架 15:永久磁鐵 16:貫通孔 17:連接主體(內螺紋構件) 18:螺母 19:第二外螺紋 20:大徑部 21:小徑部 22:內螺紋 23:中央貫通孔 24:外周部貫通孔 25:支撐臂部(支撐體) 26:螺釘 27:內螺紋 28:凸緣部 29:螺栓(外螺紋構件) 30:安裝部 31:墊圈(錘體) 32:第二板簧(彈性體) 33:連接體 34:桿 35:第一螺母 36:桿主體 37:外螺紋(外螺紋構件) 38:中央貫通孔 39:外周部貫通孔 40:支撐臂部(支撐體) 41:螺釘 42:內螺紋 43:安裝部 44:第二螺母(內螺紋構件) 45:墊圈(錘體) 51,51a,51b,51c……:墊圈(錘體) 52,52a,52b,52c……:墊圈(錘體) 61,61a,61b,61c……:墊圈(錘體) 62,62a,62b,62c……:墊圈(錘體) 71:安裝部 72,72a,72b,72c……:螺栓(外螺紋構件、錘體) f:共振頻率 fp:活塞組件6的共振頻率 fpt:活塞組件6的目標共振頻率 fd:置換器組件8的共振頻率 fdt:置換器組件8的目標共振頻率 k:彈性體的彈簧常數 kp:第一板簧11的彈簧常數 kd:第二板簧32的彈簧常數 m:可動質量 mp:活塞組件6的可動質量 md:置換器組件8的可動質量

[第1圖] 為本發明的自由活塞式斯特林裝置的外觀圖。 [第2圖] 為本發明的自由活塞式斯特林裝置的活塞組件的概略圖。 [第3圖] 為本發明的自由活塞式斯特林裝置的置換器組件的概略圖。 [第4圖] 為在本發明的第一實施方式中用於說明活塞組件的可動質量的調整的說明圖。 [第5圖] 為在本發明的第一實施方式中用於說明置換器組件的可動質量的調整的說明圖。 [第6圖] 為在表示本發明的第二實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明活塞組件的可動質量的調整的說明圖。 [第7圖] 為在表示本發明的第二實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明置換器組件的可動質量的調整的說明圖。 [第8圖] 為在表示本發明的第三實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明活塞組件的可動質量的調整的說明圖。 [第9圖] 為在表示本發明的第三實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明置換器組件的可動質量的調整的說明圖。 [第10圖] 為在表示本發明的第四實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明活塞組件的可動質量的調整的說明圖。 [第11圖] 為在表示本發明的第四實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明置換器組件的可動質量的調整的說明圖。 [第12圖] 為在表示本發明的第五實施方式的自由活塞式斯特林裝置中、用於說明活塞組件的可動質量的調整的說明圖。

5:活塞(往復體)

6:活塞組件

11:第一板簧(彈性體)

12:動子

13:連接體

14:框架

16:貫通孔

17:連接主體(內螺紋構件)

18:螺母

19:第二外螺紋

20:大徑部

21:小徑部

22:內螺紋

23:中央貫通孔

29:螺栓(外螺紋構件)

30:安裝部

31:墊圈(錘體)

X:軸

Claims (5)

1. 一種自由活塞式斯特林裝置，包括： 一氣缸， 一往復體，可在該氣缸內沿其軸向進行往復運動， 一彈性體，控制該往復體的往復運動， 一連接體，使該往復體與該彈性體的一可動部進行連接以及 一支撐體，在與該氣缸的位置關係被固定的狀態下支撐該彈性體的一固定部，其中， 該自由活塞式斯特林裝置更包括： 一錘體，用於調整包含該往復體和該連接體的一可動質量以及 一安裝部，被設置在該連接體或該往復體上，並用於安裝該錘體， 並且該安裝部被設置在已組裝了該氣缸、該往復體、該彈性體、該連接體和該支撐體的狀態下能夠安裝該錘體的位置上。
2. 如請求項1之自由活塞式斯特林裝置，其中， 在該彈性體為一板簧的同時，該安裝部被設置在該板簧與該往復體相反的一側。
3. 如請求項2之自由活塞式斯特林裝置，其中， 該安裝部與該往復體被設置為同軸，並且該錘體相對於該安裝部被安裝為同軸。
4. 如請求項3之自由活塞式斯特林裝置，其中， 該錘體為一個或多個墊圈，該安裝部為一內螺紋構件和與該內螺紋構件螺合的一外螺紋構件，同時通過該外螺紋構件與該內螺紋構件的螺合能夠夾持該一個或多個墊圈。
5. 如請求項3之自由活塞式斯特林裝置，其中， 該錘體為數個外螺紋構件，該安裝部為一內螺紋構件，該等外螺紋構件能夠與該內螺紋構件螺合，多個重量相異的該等外螺紋構件中的任一者能夠與該內螺紋構件螺合。

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