(57)【要約】【課題】作動ガス中の不純物を効果的に除去できる冷凍機用ガス浄化装置を提供することを解決すべき課題とする。【解決手段】冷媒としての作動ガスが充満する冷凍部作動ガス空間Ｃを内部に区画する冷凍部Ｆと、作動ガスが潤滑油と共に充満する駆動部作動ガス空間Ａを内部に区画する駆動部Ｄと、駆動部作動ガス空間Ａと冷凍部作動ガス空間Ｃとの間を外部に対して密閉性を保持した状態で連通する連通路３１、３２に設けられ、駆動部作動ガス空間Ａにて発生する微小飛沫を除去するフィルタ１１と、水素及び二酸化炭素を除去する除去材をもつ不純物除去手段１２とを有する。従来、冷凍機に与える影響が考慮されず、除去が行われていなかった水素及び二酸化炭素を除去する不純物除去手段を採用したことにより、冷凍部作動ガス空間内の不純物濃度を低く保つことが可能になった。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷媒としての作動ガスが充満する冷凍部作動ガス空間を内部に区画する冷凍部と、前記作動ガスが潤滑油と共に充満する駆動部作動ガス空間を内部に区画する駆動部と、前記駆動部作動ガス空間と前記冷凍部作動ガス空間との間を外部の空間に対して密閉性を保持した状態で連通可能な連通路とを有する冷凍機における前記連通路に設けられる冷凍機用ガス浄化装置であって、
前記駆動部作動ガス空間にて発生する微小飛沫を除去するフィルタと、
水素及び二酸化炭素を吸収乃至吸着して除去する除去材をもち前記フィルタから前記冷凍部作動ガス空間に至る間に配設される不純物除去手段と、
を有することを特徴とする冷凍機用ガス浄化装置。
【請求項２】
前記不純物除去手段は、第１の水分除去手段、二酸化炭素を化学反応により除去する二酸化炭素除去手段、第２の水分除去手段、物理的作用により水素を除去する水素除去手段の順で前記駆動部作動ガス空間から前記冷凍部作動ガス空間に向けて前記作動ガスが流れるように配設される請求項１に記載の冷凍機用ガス浄化装置。
【請求項３】
前記連通路は前記不純物除去手段及び前記冷凍部作動ガス空間の間にサージタンクをもつ請求項１又は２に記載の冷凍機用ガス浄化装置。
【請求項４】
前記連通路は前記不純物除去手段から前記冷凍部作動ガス空間への流れを許容する逆止弁をもつ請求項１〜３の何れか１項に記載の冷凍機用ガス浄化装置。
【請求項５】
前記不純物除去手段は一酸化炭素も除去可能な手段である請求項１〜４の何れか１項に記載の冷凍機用ガス浄化装置。
【請求項６】
前記冷凍機はスターリング冷凍機であり、前記作動ガスはヘリウムガスである請求項１〜５の何れか１項に記載の冷凍機用ガス浄化装置。
【請求項７】
前記スターリング冷凍機はピストン及び前記ピストンが内部を摺動し前記ピストンの正面側空間が前記冷凍部作動ガス空間の一部を成すシリンダーからなる圧力振動源を有し、
前記シリンダーにおける前記ピストンの背面側空間は、前記連通路の一部を成すピストン側空間と前記駆動部作動ガス空間の一部を成す駆動部側空間とに隔壁により区画される請求項６に記載の冷凍機用ガス浄化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、冷凍機内で用いられる作動ガスの不純物を除去することができる冷凍機用ガス浄化装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
冷凍機には作動ガス（冷媒ガス）の純度を保つなどの目的のため、駆動部にも作動ガスを充填する駆動部作動ガス空間を設ける構成を有するものがある。そして、作動ガスの温度が低下し収縮した場合などにおける作動ガスの補給を駆動部作動ガス空間にある作動ガスを用いて行う構成を有するものがある。駆動部はその潤滑のために潤滑油を用いるため潤滑油の飛沫が生じたり、駆動部における摩耗により粉塵が生じたりする。そのため、従来技術においても、駆動部作動ガス空間に存在する作動ガスをそのまま冷凍機の作動ガス空間に供給することはせず、駆動部作動ガス空間内に存在する潤滑油、その他揮発成分が冷凍部作動ガス空間に入り込まないようにフィルターを使用して作動ガスの遣り取りをしていた。また、特許文献１においては、作動ガス中に混入する揮発成分を除去するために、低温部の作動ガス中に活性炭などの吸着材を設置することにより、吸着能力を高めていた。
【特許文献１】実開昭６２−６９７６９号公報（第１図など）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来技術で使用されているフィルターでは、駆動部作動ガス空間内から生成する揮発成分や分解物などの不純物ガスは完全に除去されず冷凍部作動ガス空間内に入り込んでいることが確認された。特に常温で不純物ガスとして存在する水素、一酸化炭素、二酸化炭素、炭化水素などに関しては、フィルターは殆ど効果がないといって良かった。駆動部に用いられる潤滑油から発生する不純物ガスが冷凍部作動ガス空間に混入すると、僅かな量であっても冷凍機の性能が低下することが分かった。例えば、水素ガスは数百〜数千ｐｐｍの濃度での混入であっても冷凍機の性能に影響を与えることが分かった。
【０００４】
そして、低温部の作動ガス中に活性炭などの吸着材を設置した特許文献１の技術においては、冷凍機が停止し常温にまで温度が上昇した場合に吸着していた不純物ガスが低温部の作動ガス中に放出されることになり、作動ガス中において低温部近傍が最も不純物ガス濃度が高い状態になってしまい、冷凍機の再運転時にかえって性能低下を招くことになる。また、低温部の作動ガスは圧力変動が大きく、流速の変化も大きいため、その他の圧力変動が小さく、流速の変化が緩やかな部位に吸着材を設ける場合と比較して作動ガスの移動により吸着材に影響を与える可能性が相対的に高くなるものと考えられる。
【０００５】
本発明は上記実情に鑑みなされたものであり、作動ガス中に混入する不純物を効果的に除去することができる冷凍機用ガス浄化装置を提供することを解決すべき課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決する請求項１に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、冷媒としての作動ガスが充満する冷凍部作動ガス空間を内部に区画する冷凍部と、前記作動ガスが潤滑油と共に充満する駆動部作動ガス空間を内部に区画する駆動部と、前記駆動部作動ガス空間と前記冷凍部作動ガス空間との間を外部の空間に対して密閉性を保持した状態で連通可能な連通路とを有する冷凍機における前記連通路に設けられる冷凍機用ガス浄化装置であって、
前記駆動部作動ガス空間にて発生する微小飛沫を除去するフィルタと、
水素及び二酸化炭素を吸収乃至吸着して除去する除去材をもち前記フィルタから前記冷凍部作動ガス空間に至る間に配設される不純物除去手段と、
を有することにある。
【０００７】
上記課題を解決する請求項２に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、請求項１において、前記不純物除去手段は、第１の水分除去手段、二酸化炭素を化学反応により除去する二酸化炭素除去手段、第２の水分除去手段、物理的作用により水素を除去する水素除去手段の順で前記駆動部作動ガス空間から前記冷凍部作動ガス空間に向けて前記作動ガスが流れるように配設されることにある。
【０００８】
上記課題を解決する請求項３に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、請求項１又は２において、前記連通路は前記不純物除去手段及び前記冷凍部作動ガス空間の間にサージタンクをもつことにある。
【０００９】
上記課題を解決する請求項４に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、請求項１〜３の何れか１項において、前記連通路は前記不純物除去手段から前記冷凍部作動ガス空間への流れを許容する逆止弁をもつことにある。
【００１０】
上記課題を解決する請求項５に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、請求項１〜４の何れか１項において、前記不純物除去手段は一酸化炭素も除去可能な手段であることにある。
【００１１】
上記課題を解決する請求項６に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、請求項１〜５の何れか１項において、前記冷凍機はスターリング冷凍機であり、前記作動ガスはヘリウムガスであることにある。
【００１２】
上記課題を解決する請求項７に係る冷凍機用ガス浄化装置の特徴は、請求項６において、前記スターリング冷凍機はピストン及び前記ピストンが内部を摺動し前記ピストンの正面側空間が前記冷凍部作動ガス空間の一部を成すシリンダーからなる圧力振動源を有し、
前記シリンダーにおける前記ピストンの背面側空間は、前記連通路の一部を成すピストン側空間と前記駆動部作動ガス空間の一部を成す駆動部側空間とに隔壁により区画されることにある。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に係る発明においては、従来、冷凍機に与える影響が考慮されず、除去が行われていなかった水素及び二酸化炭素を除去する不純物除去手段を採用したことにより、冷凍部作動ガス空間内の不純物濃度を低く保つことが可能になった。特に駆動部作動ガス空間と冷凍部作動ガス空間との間を連通路にて連絡し、その連通路に不純物除去手段を設ける構成を採用することにより、駆動部作動ガス空間にて発生する不純物が冷凍部作動ガス空間に移動することが効果的に防止できる。
【００１４】
請求項２に係る発明においては、物理的作用により水素を除去する水素除去手段を採用した上で、その水素除去手段の駆動部作動ガス空間側（すなわち、水素除去手段に流入する作動ガスを予め処理する位置）に二酸化炭素除去手段及び水分除去手段を設けることにより水素除去手段の劣化を抑制している。二酸化炭素、水素は駆動部作動ガス空間にて生成するため、生成した二酸化炭素、水素は連通路を通じて冷凍部作動ガス空間に流入する。物理的作用により水素を除去する水素除去手段は、二酸化炭素などの他の不純物についても幾らか吸着するため、水素除去手段に至る前に二酸化炭素除去手段により二酸化炭素を除去することにより、水素除去手段の性能を最大限に発揮させることができる。
【００１５】
請求項３に係る発明においては、不純物除去手段及び冷凍部作動ガス空間の間にサージタンクを設けることにより、不純物除去手段により浄化された作動ガスを冷凍機の運転状態などに伴い適正に供給することが可能になる。また、サージタンクから作動ガスを供給することができるため、不純物除去手段、フィルターの容量を小さくすることも可能になる。
【００１６】
請求項４に係る発明においては、不純物除去手段と冷凍部作動ガス空間との間に冷凍部作動ガス空間に向けての流れを許容する逆止弁を採用することにより、冷凍部作動ガス空間が閉じた空間となって、冷凍機の本来の性能を発揮させることができる。また、冷凍部作動ガス空間内の不純物濃度が低い作動ガスが駆動部作動ガス空間に積極的に逆流することが防止でき、駆動部作動ガス空間内の作動ガスと冷凍部作動ガス空間の作動ガスとの混合・交換が過度に行われることが防止できる。
【００１７】
請求項５に係る発明においては、不純物除去手段として一酸化炭素の除去が可能な手段を採用することにより、冷凍機の性能を更に長期間保つことが可能になる。
【００１８】
請求項６に係る発明においては、冷凍機としてスターリング冷凍機を採用することにより、不純物を除去する効果が発揮されやすくなる。スターリング冷凍機は非常に低い温度にまで到達可能な冷凍機であり、作動ガス中に含まれる不純物ガスが液化乃至固体化することによる性能低下の影響が大きいため、不純物ガスを効果的に除去できる本発明の適用により長期間にわたり高い性能を維持することが可能になる。
【００１９】
請求項７に係る発明においては、隔壁によりピストン側空間を区画することにより、駆動部作動ガス空間にて生成した不純物が冷凍部作動ガス空間に至るおそれをより確実に少なくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の冷凍機用ガス浄化装置について実施形態に基づき以下詳細に説明する。本実施形態の冷凍機用ガス浄化装置は、冷凍機に用いられる作動ガス中に含まれる不純物を除去・浄化する装置である。適用できる冷凍機としては、冷凍部とその冷凍部を駆動する駆動部とを有する。冷凍部は冷媒としての作動ガスが充満する冷凍部作動ガス空間を内部に区画する。駆動部は作動ガスが潤滑油と共に充満する駆動部作動ガス空間を内部に区画する。冷凍部作動ガス空間と駆動部作動ガス空間とは連通路にて連通可能に接続される。冷凍部作動ガス空間、駆動部作動ガス空間、及び連通路は外部の空間に対して密閉性を保持した状態に形成される。冷凍機としてはスターリング冷凍機が例示できる。作動ガスとしてはヘリウムが例示できる。冷凍機の冷却温度が非常に低い場合、作動ガス中に不純物として含有する二酸化炭素などが液化乃至固体化することにより冷凍機の性能が低下したり、ヘリウムガスと特性の異なる水素などにより冷凍機の性能が低下する
冷凍機としてスターリング冷凍機を実現する場合において、圧力変動をピストンとシリンダとの組み合わせにより発生させる構成がある。その場合に、シリンダ内の空間のうちピストンの正面側空間が冷凍部作動ガス空間の一部を成し、背面側空間が駆動部作動ガス空間を成す。ここで背面側空間のうち、ピストンに近接する側はそれ程不純物の発生が予測されないため、背面側空間をピストンに近接するピストン側空間と駆動部側空間とに隔壁により分離することができる。ピストン側空間は潤滑油が存在しない側である。ここで、ピストンは連結棒などにより駆動される。隔壁はピストンや連結棒に一体化された状態で設けられている。その場合に、駆動部側空間は駆動部作動ガス空間の一部を形成する。ピストン側空間は連通路の一部を形成することができる。特にピストン側空間は不純物除去手段と冷凍部作動ガス空間との間に配設することが望ましい。
【００２１】
冷凍部作動ガス空間内の温度が低下して収縮すると、駆動部作動ガス空間内にある作動ガスが連通路を通じて冷凍部作動ガス空間に供給される。連通路には作動ガスが駆動部作動ガス空間に逆流することを防止する逆止弁を設けることが望ましい。また、冷凍機の動作に伴う冷凍部作動ガス空間内の圧力変動を阻害しないように、この逆止弁は所定の大きさをもつ圧力差が生じることにより開状態になるものが望ましい。
【００２２】
本実施形態の冷凍機用ガス浄化装置は連通路に設けられ、連通路を通過する作動ガス中に含まれる不純物を除去する作用を発揮する。本実施形態の冷凍機用ガス浄化装置はフィルタと不純物除去手段とを有する。フィルタは作動ガス中の微小飛沫を除去する手段である。微小飛沫として想定されるのは駆動部作動ガス空間内に存在する潤滑油由来の液滴や、駆動部の摩耗により生成する粉塵などである。フィルタはこれらの微小飛沫を捕捉できるものを採用する。フィルタは前述の不純物除去手段に流通する作動ガス中の微小飛沫を除去するため、駆動部作動ガス空間と冷凍部作動ガス空間との間において不純物除去手段よりも駆動部作動ガス空間側に配置される。
【００２３】
不純物除去手段は水素及び二酸化炭素を除去する手段である。水素及び二酸化炭素を除去する方法としては、一般的な手段を採用することが可能であり、例えば化学的な方法、物理的な方法などを採用できる。水素を除去する方法としては水素の反応性を利用し他の不純物（一酸化炭素、炭化水素、酸素など）などと反応させる方法（放電、加熱などによる方法も含む）、物理的な吸着を利用する方法（水素吸蔵合金、カーボンナノチューブ、フラーレンなどに吸着乃至吸蔵させる方法）が挙げられる。二酸化炭素を除去する方法としては二酸化炭素との化学反応を用いる方法（ソーダ石灰、水酸化リチウム、水酸化ナトリウムなど）、物理的に吸着する方法（ゼオライトなど）が採用できる。これらの方法のうち、不純物の除去に伴い、水分が生成することがあるため（例えばソーダ石灰に二酸化炭素を吸収させた場合）、水分除去手段を設けることができる。水分除去手段は一般的な方法を採用することができる。例えば、活性炭、モレキュラーシーブ、シリカゲルのような除湿剤が挙げられる。また、不純物除去手段が除去すべき不純物は冷凍部における低温により液化乃至固体化することにより冷凍機に与える影響が大きい物質を含んでおり、そのような低温にすることで液化乃至固体化できる不純物に対しては、不純物除去手段としては、連通路の一部を冷凍部により冷却することにより不純物を液化乃至固体化して除去する手段を採用することもできる。不純物除去手段は更に一酸化炭素、炭化水素を除去できるものを採用することが望ましい。一酸化炭素、炭化水素を除去する手段としては化学的作用を用いる手段、物理的作用を用いる手段が挙げられる。
【００２４】
不純物除去手段と冷凍部作動ガス空間との間にはサージタンクを設けることができる。サージタンク内には不純物除去手段により浄化された作動ガスと同等以上の純度をもつ作動ガスが貯留される。サージタンクとしては容量、構成など特に限定しない。サージタンクとしては作動ガスに任意の圧力を印加できる手段（作動ガスの貯留量により圧力を可変できるアキュムレータなど）が採用できる。
【実施例】
【００２５】
本発明の冷凍機用ガス浄化装置について以下実施例に基づき詳細に説明する。
【００２６】
（構成）
図１及び２に示すように、本実施例の冷凍機用ガス浄化装置１０は、構成要素の一つとしてスターリング冷凍機１に組み込まれている。
【００２７】
冷凍機用ガス浄化装置１０は、フィルタ１１と不純物除去手段１２とを有する。フィルタ１１はオイルミストを除去する第１フィルタ１１１とオイルミストよりも粒径が小さく第１フィルタ１１１にて除去できなかったオイル微粒子を除去する第２フィルタ１１２とを第１フィルタ１１１と第２フィルタ１１２とは直列に接続される。不純物除去手段１２は二酸化炭素及び水分を除去する二酸化炭素・水分除去手段１２１（二酸化炭素除去手段及び水分除去手段に対応）と水素除去手段とを有する。二酸化炭素・水分除去手段１２１は二酸化炭素を化学的に吸収除去できる二酸化炭素除去手段としてのソーダ石灰１２１ａとその両端に水分除去手段としての活性炭１２１ｂ及びｃをカラム内に充填したものの両端に活性炭やソーダ石灰が移動しないように多孔質部材１２１ｄにて封止・固定した部材である。水素除去手段１２２は水素吸蔵合金１２２ａをカラム内に充填し両端を多孔質部材１２２ｂにて封止・固定した部材である。二酸化炭素・水分除去手段１２１と水素除去手段１２２とは直列に接続される。フィルタ１１と不純物除去手段１２とは第２フィルタ１１２と二酸化炭素・水分除去手段１２１との間を直列に接続するように配される。
【００２８】
スターリング冷凍機１は冷凍機用ガス浄化装置１０の他、ハウジング２１と第１ピストン２２と第２ピストン２３とクランク２６と連結棒２４及び２５と接続管３３及び３４と逆止弁２８と連通路３１及び３２とを有する。作動ガスとしてはヘリウムガスを採用する。
【００２９】
ハウジング２１は、図２に示すように、クランク２６を回転自在に内部に支承すると共に潤滑油を貯留する駆動部作動ガス空間の一部を区画する本体部２１１と、第１ピストン２２及摺動するシリンダ２１２、２１３、２１４、２１５、及び２１６と、第２ピストン２３が摺動するシリンダ２１３及び２１５と、それぞれピストンの正面側の空間（冷凍部作動ガス空間）Ｃの間を連絡する接続管３３とシリンダ２１３及び２１５内での第１ピストン２２及び第２ピストン２３の背面側の空間（ピストン側空間）Ｂの間を連絡する接続管３４とをもつ。シリンダ２１４、２１３、及び２１２はこの順に本体部２１１から突出する方向に同軸で延設される。シリンダ２１６及び２１５もこの順に本体部２１１から突出する方向に同軸で延設される。シリンダ２１４、２１３、及び２１２と、シリンダ２１６及び２１５とは軸が直交するように配される。
【００３０】
シリンダ２１３及び２１４の間には隔壁３６の周辺部を密閉状態で保持する隔壁保持部２１７が周設され、シリンダ２１５及び２１６の間には隔壁３５の周辺部を密閉状態で保持する隔壁保持部２１８が周設される。シリンダ２１３及び２１４は略同内径であり、シリンダ２１２はシリンダ２１３及び２１４よりも小さい内径をもつ。シリンダ２１２は同軸で径が大きくシリンダ２１３と一体的に形成された外側管２１９をもつ。シリンダ２１２は外側管２１９の内側に固定される。シリンダ２１２と外側管２１９との間には蓄熱材２７が介設される。シリンダ２１３の軸方向の略中央部には接続管３３の一端部３３ａが開口する。シリンダ２１３の軸方向に対して本体部２１１側の端部近傍には接続管３４の一端部３４ａが開口する。シリンダ２１５及び２１６は略同内径である。シリンダ２１５の先端側の空間には接続管３３の他端部３３ｂが開口する。シリンダ２１５の軸方向に対して本体部２１１側の端部近傍には接続管３４の他端部３４ｂが開口する。接続管３３及び３４の間は逆止弁２８により連絡される。逆止弁２８の一方側に接続管３３の中央部３３ｃに接続され、他端側に接続管３４の中央部３４ｃが接続される。逆止弁２８は他方側から一方側への流れを許容する弁である。逆止弁２８は他方側に配されたボール２８２とボール２８２を他方側に付勢するスプリング２８３とから構成される。
【００３１】
第１ピストン２２はシリンダ２１２の内径及び長さに対応する外径及び長さをもつ先端部２２１とシリンダ２１３の内径及び長さに対応する外径及び長さをもつ中央部２２２とシリンダ２１４の内径及び長さに対応する外径及び長さをもつ後端部２２３と中央部２２２と後端部２２３との間を連結し中央部２２２及び後端部２２３よりも外径が小さい連結部２２５とを有する。先端部２２１はその外周にシリンダ２１２との間に挟持されるリング状のシール部材２２ａが周嵌されており、シリンダ２１２内を摺動する。中央部２２２はその外周にシリンダ２１３との間に挟持されるリング状のシール部材２２ｂ及び２２ｃが軸方向に所定の幅を介して並んで周嵌されており、シリンダ２１３内を摺動する。シール部材２２ｂ及び２２ｃはシリンダ２１３に開口する接続管３３の一端部３３ａに対して軸方向で挟持するように設けられる。中央部２２２には、外周のシール部材２２ｂ及び２２ｃの間に一端部２２１１ａが開口し他端部２２１１ｂがシール部材２２ｂよりも先端側の外周に開口し、内部に蓄熱材２９を収納する流路２２１１が内部に形成される。連結部２２５は隔壁３６の中央部分を貫通した状態で固定される。後端部２２３は内部が肉抜きされており、先端側と後端側との間を連通する孔２２３ａが形成される。
【００３２】
第２ピストン２３はシリンダ２１５の内径及び長さに対応する外径及び長さをもつ先端部２３１とシリンダ２１６の内径及び長さに対応する外径及び長さをもつ後端部２３２と先端部２３１と後端部２３２との間を連結し先端部２３１及び後端部２３２よりも外径が小さい連結部２３３とを有する。先端部２３１はその外周にシリンダ２１５との間に挟持されるリング状のシール部材２３ａが周嵌されている。連結部２３３には隔壁３５が固定される。後端部２３２は内部が肉抜きされており、先端側と後端側との間を連通する孔２３２ａが形成される。
【００３３】
連通路３１は本体部２１１側に一端部３１ａが開口し、他端側３１ｂが本実施例の冷凍機用ガス浄化装置に接続される。連通路３２はシリンダ２１３の隔壁保持部２１７近傍に一端部３２ａが開口し、他端側３２ｂが本実施例の冷凍機用ガス浄化装置に接続される。
【００３４】
クランク２６は図示しない駆動源により回転される。連結棒２４、２５はそれぞれピストン２２の後端部２２３及びピストン２３の後端部２３２とクランク２６との間を揺動自在に接続する。
【００３５】
（作用効果）
以上の構成を有することから、ハウジング２１内の空間は駆動部作動ガス空間Ａ、ピストン側空間Ｂ、そして冷凍部作動ガス空間Ｃとに３分される。まず、駆動部作動ガス空間Ａは、シリンダ２１３及び２１４の間の隔壁３６とシリンダ２１５及び２１６の間の隔壁３５と本体部２１１とからなる駆動部Ｄによりハウジング２１内の空間から区画される。そして、ハウジング２１内の空間から駆動部作動ガス空間Ａが区画された残りの空間は、第１ピストン２２の中央部２２２及び第２ピストン２３の先端部２３１のそれぞれのシール部材２２ｃ及び２３ａと逆止弁２８とによりピストン側空間Ｂと冷凍部作動ガス空間Ｃとに区画される。冷凍部作動ガス空間Ｃは、シリンダ２１２、２１３、外側管２１９、第１ピストン２２の先端部２２１、中央部２２２内に形成された流路２２１１、接続管３３、第２ピストン２３の先端部２３１、シリンダ２１５からなる冷凍部Ｆにより区画される。
【００３６】
駆動源によりクランク２６を回転させることにより、第１ピストン２２及び第２ピストン２３が往復運動を開始する。両ピストン２２及び２３が往復運動を開始することにより、作動ガスが冷凍部作動ガス空間Ｃ内を圧力変動を伴いながら移動する。両ピストン２２及び２３は適正な位相差にて往復運動されるため、作動ガスが適正に膨張収縮を伴いながら冷凍部作動ガス空間Ｃ内を移動する。その結果、熱が低温部Ｈから蓄熱材２７、更には蓄熱材２２１１に移動し低温部Ｈの温度が低下する。低温部Ｈの温度が低下すると、冷凍部作動ガス空間Ｃ内の作動ガスの温度も低下するため、冷凍部作動ガス空間Ｃ内の作動ガスが収縮する。その時に逆止弁２８を介して作動ガスが補給される。このときに冷凍部作動ガス空間Ｃ内の作動ガス中に不純物が混入していると、冷凍機の性能が低下することになる。
【００３７】
本実施例の冷凍機では駆動部作動ガス空間Ａと冷凍部作動ガス空間Ｃとの間を接続する連通路３１、３２、並びに、ピストン側空間Ｂに冷凍機用ガス浄化装置１０を設けたことにより、不純物を効果的に除去することが可能になって冷凍機１の性能を長期間にわたり保つことができる。特に、本実施例の冷凍機のように、極めて低い温度にまで到達可能なスターリング冷凍機では作動ガス中への不純物の混入による冷凍性能への影響が大きいため、効果的である。特に、従来は考慮されなかった二酸化炭素や水素について不純物として扱い、除去する手段を設けたことにより、従来からは想像できない長寿命の冷凍機を提供できる。
【００３８】
（変形例）
本変形例の冷凍機１ａは、図３に示すように、連通路３２の途中ににアキュムレータからなるサージタンク５０を接続した以外は実施例と同様の構成を採用した。サージタンク５０を設けることにより、冷凍部作動ガス空間Ｃ内にて必要になった作動ガスを速やかに供給することが可能になった。また、冷凍機用ガス浄化装置として、単位時間あたりの浄化性能が低い装置を採用したとしても、サージタンク５０がそれを補うことが出来るため、充分な性能を発揮することが出来る。
【００３９】
（試験）
実際にスターリング冷凍機を作動させた際の作動ガス中における不純物濃度を測定した。スターリング冷凍機（型番：ＳＣ１５０２−１００Ｗ、アイシン精機株式会社製）を２万時間運転後の作動ガス（ヘリウム）中の不純物濃度を５千時間運転時の実測値から想定した。その結果、水素濃度が２６０００ｐｐｍ、酸素が０ｐｐｍ、窒素が１０００ｐｐｍ、一酸化炭素が６０００ｐｐｍ、二酸化炭素が１１０００ｐｐｍ、炭化水素が３０００ｐｐｍであった。これらの不純物を含む作動ガスについて上述した実施例の冷凍機用ガス浄化装置にフィルター側から通じることによるガス浄化性能を評価した。その結果、水素、酸素、一酸化炭素、及び二酸化炭素は１ｐｐｍ未満の濃度になった。窒素は通過前と変わらず、１０００ｐｐｍであった。炭化水素も通過前と変わらず３０００ｐｐｍであった。ここで、作動ガス中に含まれる不純物について、それぞれの含有する濃度での冷凍機の性能に与える影響を評価したところ、窒素、炭化水素については冷凍機の性能に影響を与えないことが分かった。そして、水素、二酸化炭素（特に水素）を除去することにより高い性能を維持できることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】実施例の冷凍機の模式断面図である。
【図２】実施例のハウジングの模式断面図である。
【図３】変形例の冷凍機の模式断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１、１ａ…冷凍機    Ｆ…冷凍部    Ｄ…駆動部
２１…ハウジング    ２１１…本体部    ２１２〜２１４…シリンダ（第１ピストン２２に対応）    ２１５、２１６…シリンダ（第２ピストンに対応）
２２…第１ピストン    ２２１…先端部    ２２２…中央部    ２２３…後端部
２３…第２ピストン    ２３１…先端部    ２３２…後端部
２８…逆止弁
３１、３２…連通路    ３３、３４…接続管    ３５、３６…隔壁
４０…潤滑油
５０…サージタンク
【図１】
2010139214.tif 000003
【図２】
2010139214.tif 000004
【図３】
2010139214.tif 000005