(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケーシングと、
前記ケーシング内に設けられたシリンダと、
前記シリンダ内で往復動し、内部空間を有するピストンおよびディスプレーサと、
前記ピストンと前記ディスプレーサ間に設けられる圧縮空間と、
前記圧縮空間と前記内部空間とを連通する連通路に設けられ、前記圧縮空間内から前記内部空間への作動ガスの流れを許容し、前記内部空間から前記圧縮空間への前記作動ガスの逆流を防止するための逆止弁と、を備えて成るスターリングエンジンにおいて、
前記ピストンまたは前記ディスプレーサの外壁の一部を構成し、前記逆止弁が取付けられた逆止弁ベースを、前記ピストンまたは前記ディスプレーサに着脱可能に取付けたことを特徴とする、スターリングエンジン。
【請求項２】
前記逆止弁ベースは、フランジ部を有し、
前記ピストンまたは前記ディスプレーサは、前記フランジ部を支持し前記逆止弁ベースを取付ける凹部を有する、請求項１に記載のスターリングエンジン。
【請求項３】
前記圧縮空間内の前記作動ガスを前記ピストンまたは前記ディスプレーサの内部空間に導く第１連通孔と、
前記ピストンまたは前記ディスプレーサの内部空間から前記ピストンまたは前記ディスプレーサの外周に前記作動ガスを導き気体軸受を形成する第２連通孔とを備え、
前記第１連通孔を前記逆止弁ベースに設けた、請求項１または請求項２に記載のスターリングエンジン。
【請求項４】
前記圧縮空間側に位置する前記逆止弁ベースの表面を、前記圧縮空間側の前記ピストンの外表面または前記ディスプレーサの外表面と面一あるいは前記ピストンの外表面または前記ディスプレーサの外表面よりも前記圧縮空間から離れた位置に配置した、請求項１から請求項３のいずれかに記載のスターリングエンジン。
【請求項５】
前記逆止弁ベースの外周に切欠部を設けた、請求項１から請求項４のいずれかに記載のスターリングエンジン。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スターリングエンジンに用いられる気体軸受に必要な作動ガスの高圧維持構造の一部分である逆止弁部分の構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１６は、従来のスターリング機関の概略構成図である。図１６に示すように、スターリング冷凍機では、内部に円筒状の空間を有するシリンダ１内の空間内にディスプレーサ２およびピストン３を配設することにより上記空間内に形成された圧縮空間４と膨張空間５との間に再生器６を設けて閉開路を構成し、この閉開路の作動空間にヘリウムなどの作動ガスを充填するとともに、ピストン３をリニアモータ７などの外部動力によってシリンダ１の軸方向に振動させる。
【０００３】
ピストン３の振動は圧縮空間４に封入された作動ガスに周期的な圧力変化をもたらし、圧縮に伴って上昇した背圧の脈動により作動ガスを再生器６を介して膨張空間５に流入させる。このとき、ガスの移動量の変化によりディスプレーサ２に周期的な軸方向の振動を生じさせる。
【０００４】
これにより、ディスプレーサ２は、一端が該ディスプレーサ２に固着されるとともにピストン３を貫通するディスプレーサロッド８の他端とシリンダ１の底部との間に接続されたスプリング９により、ピストン３と同じ周期で所定の位相差を保ってシリンダ１内を軸方向に往復運動することになる。ディスプレーサ２およびピストン３が適当な位相差を保って往復運動するとき、作動空間に封入された作動ガスは逆スターリングサイクルとして既知の熱力学サイクルを構成し、主として膨張空間５に冷熱を発生する。
【０００５】
以下にその原理について説明する。ピストン３により圧縮された圧縮空間４内の作動ガスは再生器６を経由して膨張空間５へ移動する際に、再生器６が半サイクル前に蓄えていた冷熱を受取り予冷される。
【０００６】
このとき、高温側熱交換器１０を介して放熱器１１から外部に圧縮空間４で生じた熱を放出する。大部分の作動ガスが膨張空間５に流入すると、該膨張空間５内部の圧力上昇によってディスプレーサ２を押し上げるようにして膨張が始まる。
【０００７】
そして、ある程度膨張すると、ピストン３の復帰力によりディスプレーサ３は押し上げられ、圧力の高まった膨張空間５内の作動ガスは再生器６を通過して再び圧縮空間４に移動する。
【０００８】
このとき、冷温側熱交換器１２を介して吸熱器１３で外部から熱を奪い外部の空気を冷却する。そうして大部分の作動ガスが圧縮空間４へ戻ると、再びピストン３の圧縮を受けて次のサイクルに移動する。以上のような一連のサイクルが連続的に繰返されることにより、スターリング冷凍機から極低温の冷熱を取出すことができる。
【０００９】
さて、このようにシリンダ１内を往復運動するピストン３およびディスプレーサ２は、シリンダ１内部壁面と接触しない状態で往復運動できるように気体軸受けによりシリンダ１内部壁面から浮いた状態で往復運動するようになっている。
【００１０】
ピストン３およびディスプレーサ２の圧縮空間４側壁面には、ピストン内部空間３ａおよびディスプレーサ内部空間２ａと圧縮空間４とを連通する連通孔１４，１５が設けられ、これらの連通孔１４，１５には圧縮空間４からピストン内部空間３ａおよびディスプレーサ内部空間２ａ方向へのみ気体を流すことができる逆止弁１６，１７が設けられている。
【００１１】
また、ピストン３およびディスプレーサ２の円筒状側面にはピストン内部空間３ａおよびディスプレーサ内部空間２ａと、ピストン３およびディスプレーサ２とシリンダ１とで挟まれた空間とを連通する微小な連通孔１８，１９が設けられている。
【００１２】
よって、圧縮空間４で作られた高圧ガスはピストン３およびディスプレーサ２の逆止弁１６，１７を通ってピストン内部空間３ａおよびディスプレーサ内部空間２ａに入りそれぞれの側面に設けられた微小連通孔１８，１９からピストン３とシリンダ１間、ディスプレーサ２とシリンダ１間の隙間に噴出され、その結果隙間にできるガス層によって気体軸受が形成され、ピストン３およびディスプレーサ２はシリンダ１と接触せずにシリンダ１内部を往復運動できる。
【００１３】
次に、逆止弁１６，１７の働きをピストン３側を例として説明する。圧縮空間４では、ピストン３およびディスプレーサ２の往復運動により内部の作動ガスに対し常に圧縮−膨張が繰返される。作動ガスは当初から高圧状態で封入されている。運転時に作動ガスは、圧縮されてさらに高圧になり、停止時の圧力状態であるピストン内部空間３ａに逆止弁１６を通過して流入し、ピストン内部空間３ａは瞬間的に圧縮空間部の圧力状態となる。
【００１４】
そして作動ガスは、ピストン３の円筒状側壁面に設けられた微小連通孔１８から噴出され、シリンダ１壁面−ピストン３外周間にガス層を形成して気体軸受を形成する。
【００１５】
圧縮空間４が膨張状態になる際に逆止弁１６がなければ、圧縮時にピストン内部空間３ａに流入していた作動ガスが流入時と同じ経路で逆に流出してしまい、ピストン３の円筒状側面に設けられた微小連通孔１８からの作動ガスの噴出がなくなってシリンダ１内壁−ピストン３外周間の気体軸受がなくなり、ピストン３とシリンダ１が接触する状態になる。
【００１６】
そのため、シリンダ１内で往復運動しているピストン３はシリンダ１内表面上を摺動しながら往復運動することになり、このときの摩耗によって性能低下あるいは破損してしまう。
【００１７】
よって、圧縮空間４が膨張時にもピストン内部空間３ａの圧力を高い状態に保つ必要があり、作動ガスが圧縮空間４からピストン内部空間３ａ方向にのみ流れる仕組みが必要になり逆止弁１６が設けられている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
従来逆止弁１６，１７は、金属の薄板を弁としてその一端をピストン３およびディスプレーサ２の内壁面側に直接ビスにより取付けられていた。しかし、このような構造では次のような問題が生じる。
【００１９】
ピストン３およびディスプレーサ２の内側壁面に、弁構成体である金属の薄板をビスによって固定する際の作業性が悪くなる。
【００２０】
また、ピストン３およびディスプレーサ２は複数の部品で構成されており、ピストン３あるいはディスプレーサ２を一旦組立てた後で逆止弁１６，１７に不都合が発生していることが判明した場合には、逆止弁１６，１７を取換えるためにピストン３あるいはディスプレーサ２を分解する必要があり、特に接着剤を用いてピストン３あるいはディスプレーサ２を組立てている場合には、分解中に部品を破損してしまう可能性もある。
【００２１】
さらに、逆止弁１６，１７を構成する金属製の薄板の厚みが薄いので、組立時の取扱いが難しい。該薄板の板厚が大きい場合、作動ガスの圧力変化に追従しにくいため、従来から使用されている逆止弁１６，１７では、ピストン３およびディスプレーサ２の内壁面側に金属の薄板を少し厚手の金属板で押さえ込むようにして連通孔１４，１５部分では薄板が開閉自在な状態で固定されている。
【００２２】
この発明は、上記の課題を解決するためになされたものである。本発明の目的は、スターリングエンジンにおいて、逆止弁の取付けおよび取換え作業を容易に行えるようにすることにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明に係るスターリングエンジンは、ケーシングと、ケーシング内に設けられたシリンダと、シリンダ内で往復動し内部空間を有するピストンおよびディスプレーサと、ピストンとディスプレーサ間に設けられる圧縮空間と、圧縮空間と内部空間とを連通する連通路に設けられ圧縮空間内から内部空間への作動ガスの流れを許容し内部空間から圧縮空間への作動ガスの逆流を防止するための逆止弁とを備え、ピストンやディスプレーサにおいて逆止弁が取付けられた逆止弁取付部を、ピストンやディスプレーサにおける他の部分とは別部品で構成する。
【００２４】
このように逆止弁取付部自体をピストンやディスプレーサにおける他の部分とは別部品で構成することにより、逆止弁取付部をピストンやディスプレーサから着脱することにより、同時に逆止弁をもピストンやディスプレーサから着脱することができる。それにより、狭いピストンやディスプレーサ内側壁面部分で逆止弁の取付けおよび組み立てを行なう必要がなくなる。また、逆止弁の動作不良が発見された場合でも、ピストンやディスプレーサを分解せずに逆止弁を取り出すことができる。
【００２５】
逆止弁取付部は、ピストンやディスプレーサの外壁の一部を構成し逆止弁が設置される逆止弁ベースを含み、該逆止弁ベースをピストンやディスプレーサに着脱可能に取付ける。それにより、逆止弁ベースの取付け／取り外しにより逆止弁の取付け／取り外しを行える。
【００２６】
上記逆止弁ベースは、好ましくはフランジ部を有する。この場合、ピストンおよびディスプレーサに、上記フランジ部を支持する支持部を有する凹部を設けることが好ましい。そして、支持部上にフランジ部を載置した状態で凹部に逆止弁ベースを取付ける。なお、本願明細書において、「凹部」の概念には「貫通孔」をも含むものと定義する。
【００２７】
このように逆止弁ベースにフランジ部を設けることにより、ピストンやディスプレーサ側の支持部（たとえば段差部）でフランジ部を支持するとともに該フランジ部を通してネジを支持部に螺着する等して逆止弁ベースをピストンやディスプレーサに容易に取付けることができる。
【００２８】
本発明のスターリングエンジンが、圧縮空間内の作動ガスをピストンやディスプレーサの内部空間に導く第１連通孔と、ピストンやディスプレーサの内部空間からピストンやディスプレーサの外周に作動ガスを導き気体軸受を形成する第２連通孔とを備える場合、第１連通孔を逆止弁ベースに設ける。
【００２９】
本発明は、上記のように圧縮空間内からピストンやディスプレーサの内部空間を通してピストンやディスプレーサの外周に作動ガスを導き気体軸受を形成するタイプのスターリングエンジンに有用である。
【００３０】
ピストンやディスプレーサにおける逆止弁ベースの取付部に溝部を設け、該溝部内にシール部材を設置することが好ましい。また、ピストンやディスプレーサにおける逆止弁ベースの取付部と、逆止弁ベースとの間にシール部材を挟み込んでもよい。この場合、ピストンやディスプレーサにおける逆止弁ベースの取付部に面取り部を設け、該面取り部と逆止弁ベースとの間にシール部材を設置することが好ましい。
【００３１】
上記シール部材としては、シール用シート材、シール用ゴム層およびＯリング等を挙げることができる。
【００３２】
上記のようにピストンやディスプレーサと逆止弁ベースとの間にシール部材を設置することにより、逆止弁取付部のシール性を向上することができ、ピストンやディスプレーサの内部圧力を効率よく高圧に保持することができ、また作動ガスの不要な洩れや移動による入力損失をも低減することができる。その結果、たとえば冷凍機としての性能を向上することができる。
【００３３】
なお、シール部材を、逆止弁ベースのフランジ部と、ピストンやディスプレーサにおける逆止弁ベースの取付部との間に設置することが好ましい。
【００３４】
逆止弁ベースにフランジ部を設けることにより、ピストンやディスプレーサと逆止弁ベースとの境界部の長さを長くすることができ、逆止弁取付部のシール性を向上することができる。これに加えて、フランジ部と逆止弁ベースの取付部との間にシール部材を設置することにより、さらにシール性を向上することができる。
【００３５】
上記逆止弁の弁本体を樹脂で構成することが好ましい。弁本体を金属材料で構成すると、該金属材料を薄くするとともに、補強板が必要であった。ところが、逆止弁の弁本体を樹脂で構成した場合、金属板と同様の機能を持たせるのに板厚を大きくすることができ、単品としての取扱いが容易になるとともに補強板を省略することが可能となった。したがって、弁自体を実質的に１部品で構成することができ、逆止弁の組み立てを容易に行える。
【００３６】
圧縮空間側に位置する逆止弁ベースの表面を、圧縮空間側のピストンの外表面やディスプレーサの外表面と面一あるいは該ピストンの外表面やディスプレーサの外表面よりも圧縮空間から離れた位置（ピストンの外表面やディスプレーサの外表面よりも低い位置）に配置することが好ましい。
【００３７】
逆止弁のガス洩れ検査を行う際に、逆止弁部分とガス噴出部分とを隔絶したガス逆洩れ検査装置を使用することができる。該検査装置では、複数のガス噴出部分から同時にピストンあるいはディスプレーサの内部に簡単に送りこむことができる。このとき、上記のように逆止弁ベースの表面を圧縮空間側のピストンやディスプレーサの外表面よりも圧縮空間から離れた側に配置することで、逆止弁ベースの表面がピストンやディスプレーサの外表面よりも上側に突出するのを阻止することができる。逆止弁ベースの表面がピストンやディスプレーサの外表面上に突出すると、シール材を検査装置とピストンやディスプレーサの外表面との間に設置してシールしようとした場合に、シール材が逆止弁ベースに押し上げられてシール性が低下し得る。そこで、上記のように逆止弁ベースの圧縮空間側に位置する表面の高さを、圧縮空間側のピストンやディスプレーサの外表面の高さ以下とすることにより、シール材が逆止弁ベースに押し上げられてシール性が低下するのを阻止することができる。それにより、逆止弁部分とガス噴出部分とを確実に隔絶することができ、精度の高いガス逆洩れ検査を行うことができる。
【００３８】
上記逆止弁ベースの外周に切欠部を設けることが好ましい。それにより、該切欠部を利用して逆止弁ベースをピストンあるいはディスプレーサから容易に取り外すことができ、逆止弁の取り外しをさらに容易に行える。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、図１〜図１５を用いて、本発明の実施の形態について説明する。
【００４０】
（実施の形態１）
図１は、逆止弁部分を別部品としたスターリング冷凍機（スターリングエンジン）の概略断面図である。図２は、ピストン３における逆止弁部分の詳細図である。
【００４１】
図１に示すように、本発明のスターリング冷凍機は、ケーシングと、該ケーシング内に設けられたシリンダ１と、シリンダ１内で往復動し内部空間２ａ，３ａを有するピストン３およびディスプレーサ２と、ピストン３とディスプレーサ２間に設けられる圧縮空間４と、圧縮空間４と内部空間２ａ，３ａとを連通する連通路に設けられ圧縮空間４内から内部空間２ａ，３ａへの作動ガスの流れを許容し内部空間２ａ，３ａから圧縮空間４への作動ガスの逆流を防止するための逆止弁１６，１７とを備える。
【００４２】
また本発明のスターリングエンジンは、圧縮空間４の作動ガスをピストン３およびディスプレーサ２の内部空間２ａ，３ａに導く連通孔１４，１５と、内部空間２ａ，３ａからピストン３およびディスプレーサ２の外周に作動ガスを導き気体軸受を形成する連通孔１８，１９とを備える。
【００４３】
そして、ピストン３およびディスプレーサ２において逆止弁１６，１７が取付けられる逆止弁取付部を、ピストン３およびディスプレーサ２における他の部分（外壁部）とは別部品で構成する。つまり、ピストン３およびディスプレーサ２における逆止弁１６，１７の取付部の構造が図１６に示す従来例と異なっている。それ以外の構造に関しては図１６に示す従来例と基本的に同様である。
【００４４】
このように逆止弁取付部をピストン３およびディスプレーサ２における他の部分とは別部品で構成することにより、逆止弁取付部をピストン３およびディスプレーサ２から着脱することにより、同時に逆止弁１６，１７をもピストン３およびディスプレーサ２から着脱することができる。それにより、狭いピストン３およびディスプレーサ２の内側壁面部分で逆止弁１６，１７の取付けおよび組み立てを行なう必要がなくなる。
【００４５】
また、逆止弁１６，１７の動作不良が発見された場合でも、ピストン３およびディスプレーサ２を分解せずに逆止弁取付部のみを取り外すことができる。したがって、逆止弁１６，１７の取付け、組み立ておよび取り外しを容易に行うことができる。
【００４６】
図２に、ピストン３における逆止弁部分の拡大図を示す。図２に示すように逆止弁取付部は、逆止弁組品２１で構成される。逆止弁組品２１は、ピストン３の外壁の一部を構成し、ビス２６によりピストン３に固定される。
【００４７】
ここで、図３（ａ）〜（ｃ）を用いて、逆止弁組品２１の構造についてより詳しく説明する。
【００４８】
図３（ａ）〜（ｃ）に示すように、逆止弁組品２１は、逆止弁ベース２２と、逆止弁ベース２２に設けられた連通孔１４と、該連通孔１４を圧力差により開閉する金属の薄板で作られた弁（弁本体）２３と、該弁２３を押さえつける補強板２４と、ビス２５とを備える。
【００４９】
逆止弁ベース２２は、逆止弁組品２１のベースとなる部材であり、逆止弁組品２１をピストン３に装着した際にピストン３の外壁の一部を構成する。また、逆止弁ベース２２は、外周にフランジ部２８を有しており、該フランジ部２８にビス受入孔２０ａを設けている。
【００５０】
弁２３および補強板２４は逆止弁ベース２２にビス２５で共締めされている。補強板２４は、金属製の弁２３が非常に短い圧力変動周期にも追従できるように薄板でできているために、高圧でも過度な変形が起こらないようにするためのものである。
【００５１】
上記の構造の逆止弁組品２１を、図２に示すようにピストン３に取付ける。このとき、ピストン３側にはビス受入孔２０ａに対応する位置にメネジを内周に形成したネジ穴２０ｂを設けており、このネジ穴２０ｂおよびビス受入孔２０ａを通してピストン３にビス２６を螺着することにより逆止弁ベース２２をピストン３に取付ける。
【００５２】
逆止弁ベース２２には、図３（ｂ），（ｃ）に示すように逆止弁１６がビス２５により取付けられているので、逆止弁ベース２２をピストン３に取付けることにより同時に逆止弁１６もピストン３に取付けることができる。
【００５３】
図４（ａ），（ｂ）に、ピストン３側の構造例を示す。これらの図に示すように、ピストン３側における逆止弁組品２１の取付部分には、逆止弁組品２１が嵌り込む分だけピストン３表面から１段下がった凹部３ｂを設ける。逆止弁組品２１はこの凹部３ｂに嵌め込まれ、上述のようにビス２６によってピストン３に取付けられる。
【００５４】
凹部３ｂ内には、図４（ａ），（ｂ）に示すように段差部があり、この段差部上に逆止弁ベース２２のフランジ部２８を載置する。つまり、上記段差部は、フランジ部２８を支持する支持部として機能することとなる。そして、ピストン３側の段差部でフランジ部を支持した状態で該フランジ部を通してビス２６を段差部に螺着することにより、逆止弁ベース２２を逆止弁１６とともにピストン３に容易に取付けることができる。
【００５５】
（実施の形態２）
次に、本発明の実施の形態２について図５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図５（ａ），（ｂ）は、本実施の形態２のピストン３における逆止弁組品２１の取付部分を示す図である。
【００５６】
図５（ａ），（ｂ）に示すように、ピストン３における逆止弁組品２１の取付用凹部３ｂ内の段差部表面に環状の溝部３ｃを設けている。該溝部３ｃにシール材２７ａ、たとえば室温硬化型シリコンゴムなどを塗布する。
【００５７】
上記の構造の凹部３ｂ内に逆止弁組品２１を嵌め込み、該逆止弁組品２１をビス２６でピストン３に固定する。このときピストン３の溝部３ｃに充填されたシール材２７ａによってシール部２７を形成し、ピストン３と逆止弁組品２１との隙間からの作動ガス漏れをなくすことができる。
【００５８】
それにより、逆止弁取付部のシール性を向上することができ、ピストン３の内部圧力を効率よく高圧に保持することができ、また作動ガスの不要な洩れや移動による入力損失をも低減することができる。その結果、冷凍機としての性能を向上することができる。
【００５９】
（実施の形態３）
次に、本発明の実施の形態３について図６（ａ），（ｂ）および図７を用いて説明する。図６（ａ），（ｂ）は、本実施の形態３のピストン３における逆止弁組品２１の取付部分を示す図である。
【００６０】
図６（ａ），（ｂ）に示すように、ピストン３における逆止弁組品２１の嵌込孔３ｄの外縁部分の角部（逆止弁ベース２２のフランジ部を載置するピストン３の段差部の角部）に面取りを施し、面取部３ｅを設けている。図６（ａ），（ｂ）に示す例では、面取部３ｅをテーパ形状としているが、これ以外の任意の形状を採用可能である。
【００６１】
図６（ａ），（ｂ）に示す逆止弁組品２１の取付部分に、逆止弁組品２１を嵌め込んだ状態を図７に示す。図７に示すように、ピストン３と逆止弁組品２１とで挟まれた三角形断面の空間３ｆが嵌込孔３ｄの外縁部分全周にわたって形成されている。
【００６２】
面取部３ｅには、シール材３８、たとえば室温硬化型シリコンゴムなどを塗布することが好ましい。該シール材３８を面取部３ｅに塗布した後にピストン３側に逆止弁組品２１を嵌め込んでビス止めすることにより、空間３ｆにシール部分が形成される。
【００６３】
（実施の形態４）
次に、本発明の実施の形態４について説明する。図７に示す例ではピストン３と逆止弁組品２１とで挟まれた空間３ｆに室温硬化型シリコンゴムなどのシール材３８を設置したが、その代わりにＯリング（図示せず）を空間３ｆに嵌め込んでもよい。該Ｏリングを嵌め込んだ状態で逆止弁組品２１をピストン３側に嵌め込んでビス止めすることにより、空間３ｆにＯリングによりシール部分が形成される。
【００６４】
（実施の形態５）
次に、本発明の実施の形態５について図８を用いて説明する。図８は、本実施の形態５のピストン３に逆止弁組品２１を取付けた状態を示す図である。
【００６５】
図８に示すように、シート状シール材、たとえばシリコンゴムシートを逆止弁ベース２２のフランジ部２８の形状に合わせた外形に打抜いたシールシート２９をピストン３の凹部３ｂにおける段差部上に載置し、シールシート２９をフランジ部２８とピストン３の段差部との間に挟み込む。この状態で逆止弁ベース２２をピストン３側取付部分にビス止めすることにより、作動ガス漏れを防止することができる。
【００６６】
なお、逆止弁ベース２２にフランジ部２８を設けることにより、ピストン３と逆止弁ベース２２との境界部の長さを長くすることができ、このことも逆止弁取付部のシール性向上に寄与し得る。かかるフランジ部２８と逆止弁ベース２２の取付部との間に上記のようにシール部材を設置することにより、さらにシール性を向上することができる。
【００６７】
（実施の形態６）
次に、本発明の実施の形態６について図９を用いて説明する。図９は、本実施の形態６における逆止弁組品２１の断面図である。
【００６８】
図９に示すように、ピストン３の凹部３ｂにおける段差部上に載置する逆止弁ベース２２のフランジ部２８の裏面に、シールゴムを平滑に塗布後、固化させたシールゴム層３０を予め形成しておく。このシールゴム層３０に、ビス受入孔２０ａと連通する貫通孔３０ａを形成する。
【００６９】
そして上記逆止弁ベース２２をピストン３の凹部３ｂに嵌め込み、ビス２６でピストン３側に取付る。このとき、フランジ部２８にシールゴム層３０を形成することにより、該シールゴム層３０で逆止弁組品２１とピストン３間のシールを行うことができる。
【００７０】
（実施の形態７）
次に、本発明の実施の形態７について図１０を用いて説明する。図１０は、本実施の形態７におけるピストン３の逆止弁組品２１受入部の断面図である。
【００７１】
図１０に示すように、逆止弁ベース２２のフランジ部２８が載置されるピストン３側の凹部３ｂにおける段差部上に予めシールゴムを平滑に塗布した後に、固化させたシールゴム層３１を形成しておき、シールゴム層３１に貫通孔３１ａを設ける。
【００７２】
このようにシールゴム層３１を予め形成したピストン３側の凹部３ｂに逆止弁組品２１を取付け、該シールゴム層３１によりシール効果が出るようにする。
【００７３】
（実施の形態８）
次に、本発明の実施の形態８について図１１を用いて説明する。図１１は、本実施の形態８における逆止弁組品２１の断面図である。
【００７４】
上述の実施の形態１から実施の形態７では、弁２３は金属の薄板で作られ、弁２３と弁の補強板２４はともに金属の別部品である。これは、金属自体の弾性が強いために、わずかな圧力変化および小さな圧力変化周期にも追従できるように弁の厚みを薄くする必要がある反面、形状を保つために弁２３を逆止弁ベース２２に押しつけるための補強板２４が必要であったからである。
【００７５】
しかし本実施の形態８では、図１１に示すように、樹脂でできた弁３２のみにより逆止弁を構成し、補強板２４を省略している。弁３２の材質としては、たとえばポリエステルを挙げることができる。
【００７６】
弁２３の材質としてＳＵＳ板を使用した場合、０．０２ｍｍ〜０．０５ｍｍ程度の厚みのものを使用していたが、弁３２の材質をポリエステルに変更することによりその厚みを０．２ｍｍ〜０．５ｍｍ程度にすることができ、取り扱いが容易となる。また、金属製の場合にはエッチングにより弁２３を作製していたが、樹脂製の場合、シート材から打ち抜き加工によって容易に弁３２を作製することができる。
【００７７】
このように弁３２の材質や厚み等を適切に選定することにより、必要な弾性を持たせながら扱いやすい板厚の弁３２にすることができ、補強板２４を省略することが可能となる。したがって、弁自体を実質的に１部品で構成することができ、逆止弁１６の組み立てを容易に行える。
【００７８】
（実施の形態９）
次に、本発明の実施の形態９について図１２〜図１４を用いて説明する。図１２は、本実施の形態９における逆止弁組品２１をピストン３に取付けた状態を示す断面図である。
【００７９】
図１２に示すように、本実施の形態９では、ピストン３に逆止弁組品２１を取付けたときに逆止弁組品２１がピストン３表面から飛び出さないようにする。つまり、圧縮空間４側に位置する逆止弁ベース２２の表面を、圧縮空間４側のピストン３の外表面と面一あるいはこの外表面よりも低い位置に配置する。
【００８０】
それにより、圧縮空間４からピストン３内部方向にのみ作動ガスを流すという逆止弁１６の機能が働いているかどうかの検査を容易かつ高精度に行える。以下、その理由について図１３および図１４を用いて説明する。
【００８１】
図１３は、本来作動ガスを噴出させて気体軸受を形成させるピストン３側面部の微小連通孔１８から気体をピストン内部空間３ａに送り込み、逆止弁１６から外部に気体が逆流していないかどうかを調べる検査装置の概略図である。
【００８２】
図１３に示す検査装置３３は、ピストン組品３４を嵌め込む検査装置本体３５と、該検査装置本体３５の上部開口部に覆い被さる蓋体３６とで構成されており、蓋体３６には検査時に作動ガスが、検査装置本体３５と蓋体３６の間および中央部ロッド貫通孔３３付近から漏れないようにするための押さえゴム３７が取付けられている。
【００８３】
検査時には、検査装置本体３５の側面に設けられた作動ガス送り込み口３５ａから検査装置内部に送り込む。検査装置内部に入った作動ガスは、ピストン３側面部の微小連通孔１８からピストン内部空間３ａに充填される。また、蓋体３６には、作動ガス検出用の開口部３６ａが設けられている。該開口部３６ａに作動ガス用流量計（図示せず）を接続しておくことによって、もし逆止弁１６が機能していない場合には、作動ガスの流量を検出することで逆止弁１６の検査ができる。
【００８４】
図１４のように逆止弁組品２１がピストン３表面から飛び出している場合、ピストン３周囲および中央部ロッド貫通孔３３付近から気体が流れ込めないようにするためのシール用押えゴム３７が逆止弁組品２１の出っ張りにより浮き上がった状態になり、確実にシールされない状態になるおそれがある。
【００８５】
しかし、図１２および図１３のように逆止弁組品２１の出っ張りをなくすことで、押えゴム３７が実質的にピストン３部分にのみ接触し、浮き上がりがなくなってシールを確実にすることができる。それにより、逆止弁１６部分とガス噴出部分とを確実に隔絶することができ、精度の高いガス逆洩れ検査を行うことができる。
【００８６】
（実施の形態１０）
次に、本発明の実施の形態１０について図１５（ａ），（ｂ）を用いて説明する。図１５（ａ），（ｂ）は、本実施の形態１０における逆止弁組品２１を示す断面図である。
【００８７】
図１５（ａ），（ｂ）に示すように、逆止弁組品２１における逆止弁ベース２２の縁（フランジ部）に切欠部２２ａを設ける。本例では、逆止弁ベース２２の長手方向の端部に１対の略Ｕ字状の切欠部２２ａを設けているが、切欠部２２ａの形状および位置は任意に選択可能である。
【００８８】
上記の切欠部２２ａを設けることにより、逆止弁組品２１をピストン３から取外す作業を容易に行える。たとえば逆止弁組品２１のガス洩れ検査時にガス洩れが発見されて修理のために逆止弁組品２１を取外す必要がある場合に、上記の切欠部２２ａに何らかの冶具を差し込む等して逆止弁組品２１をピストン３の逆止弁組品２１取付用凹部から取外すことができ、ピストン３から逆止弁組品２１を容易に取外すことができる。
【００８９】
なお、上述の実施の形態１から１０では、ピストン３における逆止弁１６取付部に本発明を適用した例に説明したが、ディスプレーサ２における逆止弁１７取付部についても同様の構造を用いることができる。
【００９０】
以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【００９１】
【発明の効果】
本発明のスターリングエンジンによれば、狭いピストンおよびディスプレーサ内側壁面部分で逆止弁の取付けおよび組み立てを行なう必要がなくなり、また、逆止弁の動作不良が発見された場合でもピストンおよびディスプレーサを分解せずに逆止弁取付部のみを取り外すことができるので、逆止弁の取付けおよび組み立てならびに取り外しを従来よりも格段に容易に行える。それにより、逆止弁の取付け、組み立ておよび取り外しの際の作業性を格段に向上することができるとともに、逆止弁を正確に取付けることができ逆止弁の信頼性をも向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明のスターリング冷凍機の断面図である。
【図２】  図１における逆止弁取付部の拡大断面図である。
【図３】  （ａ）は本発明の逆止弁組品の平面図である。
（ｂ）は本発明の逆止弁組品の断面図である。
（ｃ）は本発明の逆止弁組品の底面図である。
【図４】  （ａ）は、ピストンにおける逆止弁取付部の正面図である。
（ｂ）はピストンにおける逆止弁取付部の断面図である。
【図５】  （ａ）は、ピストンにおける逆止弁取付部の他の例の平面図である。
（ｂ）はピストンにおける逆止弁取付部の他の例の断面図である。
【図６】  （ａ）は、ピストンにおける逆止弁取付部のさらに他の例の平面図である。
（ｂ）はピストンにおける逆止弁取付部のさらに他の例の断面図である。
【図７】  図６（ｂ）に示すピストンにおける逆止弁取付部に本発明の逆止弁組品を取付けた状態を示す断面図である。
【図８】  ピストンにおける逆止弁取付部に本発明の逆止弁組品を取付けた状態を示す断面図である。
【図９】  本発明に係る逆止弁組品の他の例の断面図である。
【図１０】  本発明のピストンにおける逆止弁取付部のさらに他の例の断面図である。
【図１１】  本発明に係る逆止弁組品のさらに他の例の断面図である。
【図１２】  ピストンにおける逆止弁取付部に本発明の逆止弁組品を取付けた状態を示す断面図である。
【図１３】  本発明に係る逆止弁の検査装置の断面図である。
【図１４】  ピストンから逆止弁組品が突出した場合の問題を説明するための断面図である。
【図１５】  （ａ）は、本発明に係る逆止弁組品のさらに他の例の平面図である。
（ｂ）は本発明に係る逆止弁組品のさらに他の例の断面図である。
【図１６】  従来のスターリング冷凍機の断面図である。
【符号の説明】
１  シリンダ、２  ディスプレーサ、２ａ，３ａ  内部空間、３  ピストン、３ｂ  凹部、３ｃ  溝部、３ｄ  嵌込孔、３ｅ  面取り部、３ｆ  空間、４  圧縮空間、５  膨張空間、６  再生器、７  リニアモータ、８  ディスプレーサロッド、９  スプリング、１０  高温側熱交換器、１１  放熱器、１２  低温側熱交換器、１３  吸熱器、１４，１５，１８，１９  連通孔、１６，１７  逆止弁、２０ａ  ビス受入れ孔、２０ｂ  ネジ穴、２１  逆止弁組品、２１ａ  上面、２２  逆止弁ベース、２２ａ  切欠部、２３，３２  弁、２４  補強板、２５，２６  ビス、２７  シール部、２７ａ，３８  シール材、２８  フランジ部、２９  シールシート、３０，３１  シールゴム層、３０ａ  貫通孔、３３  ロッド貫通孔、３４  ピストン組品、３５  検査装置本体、３５ａ  作動ガス送り込み口、３６  蓋体、３６ａ  開口部、３７  押えゴム。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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