(57)【要約】【課題】  スターリング機関に起因する騒音が低減されたスターリング機関搭載機器を提供する。【解決手段】  スターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫は、スターリング冷凍機４と、スターリング冷凍機４を格納する機械室３１と、機械室３１内に設置され、スターリング冷凍機４が発する音を低減する枝管型消音器３３とを備える。枝管型消音器３３は、機械室３１内に位置する開口部３４Ａを有する本管３４と、一方の端部が本管３４内部と連通するように本管３４の外周面に接続され、本管３４内から進入する音を反射して進入音と反射音との干渉波を生じさせる枝管３５とを備え、スターリング冷凍機４からの複数の周波数の音の振幅の合計よりも複数の周波数の音と該複数の周波数の音の反射音との干渉波の振幅の合計が小さくなるように枝管３５の長さが設定される。【選択図】        図２
2006105512.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スターリング機関と、
前記スターリング機関を格納する格納室と、
前記格納室内に設置され、前記スターリング機関が発する音を低減する枝管型消音器とを備えたスターリング機関搭載機器。
【請求項２】
前記枝管型消音器は、
前記格納室内に位置する開口部を有する本管と、
一方の端部が前記本管内部と連通するように前記本管の外周面に接続され、前記本管内から進入する音を反射して進入音と反射音との干渉波を生じさせる枝管とを備え、
前記スターリング機関からの複数の周波数の音の振幅の合計よりも前記複数の周波数の音と該複数の周波数の音の反射音との干渉波の振幅の合計が小さくなるように前記枝管の長さを設定した、請求項１に記載のスターリング機関搭載機器。
【請求項３】
前記スターリング機関はバランスマスを有し、
前記格納室内に前記バランスマスを取り囲むカバー部をさらに備え、
前記本管の開口部を前記カバー部に囲まれた領域における前記バランスマスと対向する位置に設けた、請求項２に記載のスターリング機関搭載機器。
【請求項４】
前記枝管は蛇行形状を有する、請求項２または請求項３に記載のスターリング機関搭載機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング機関搭載機器に関し、特に、スターリング機関に起因する騒音が低減されたスターリング機関搭載機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
逆スターリングサイクルによる熱交換を冷却庫に適用したものとして、たとえば、特開２００３−５００７３号公報（従来例１）に記載されたものなどが挙げられる。
【０００３】
従来例１においては、逆スターリングサイクルによる作動ガスの圧縮熱を外部に放熱するための高温部と、逆スターリングサイクルによる作動ガスの膨張熱を外部から吸熱するための低温部と、低温部に熱的に結合された低温側凝縮器および複数の低温側蒸発器をサーモサイフォンを構成するように連結した閉回路からなる低温側循環回路とを備え、低温部の冷熱を搬送する冷熱搬送媒体を低温側循環回路内に封入したことを特徴とするスターリング冷凍システムが開示されている。
【０００４】
また、特開２００４−２５２３４０号公報（従来例２）に、ダクトに分岐管を追加して消音効果を高めた消音装置が開示されている。
【特許文献１】特開２００３−５００７３号公報
【特許文献２】特開２００４−２５２３４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記のようなスターリング冷凍システムにおいては、以下のような問題があった。
【０００６】
従来例１において、スターリング冷凍機（スターリング機関）を作動させると、騒音が発生する。この騒音は、スターリング冷却庫を使用する際にユーザに不快感を与えるなどの問題を生ずる。なお、従来例２に係る消音装置は、スターリング冷凍機の騒音を対象にしたものではない。
【０００７】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、スターリング機関に起因する騒音が低減されたスターリング機関搭載機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明に係るスターリング機関搭載機器は、スターリング機関と、スターリング機関を格納する格納室と、格納室内に設置され、スターリング機関が発する音を低減する枝管型消音器とを備える。
【０００９】
これにより、格納室内のスターリング機関に起因する低周波のこもり音を低減することができる。
【００１０】
ここで、枝管型消音器は、格納室内に位置する開口部を有する本管と、一方の端部が本管内部と連通するように本管の外周面に接続され、本管内から進入する音を反射して進入音と反射音との干渉波を生じさせる枝管とを備え、スターリング機関からの複数の周波数の音の振幅の合計よりも複数の周波数の音と該複数の周波数の音の反射音との干渉波の振幅の合計が小さくなるように枝管の長さを設定することが好ましい。
【００１１】
これにより、複数の波長の音に対して、全体として消音効果を奏する枝管長さを設定することができる。
【００１２】
スターリング機関はバランスマスを有し、格納室内にバランスマスを取り囲むカバー部がさらに備えられ、本管の開口部をカバー部に囲まれた領域におけるバランスマスと対向する位置に設けることが好ましい。
【００１３】
これにより、バランスマス周辺から生じる音を効果的に消音器に導くことができる。
【００１４】
枝管は、蛇行形状を有してもよい。これにより、枝管占有スペースを低減することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、騒音が低減されたスターリング機関搭載機器を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下に、本発明に基づくスターリング機関搭載機器の実施の形態について、図１から図８を用いて説明する。
【００１７】
なお、本願明細書において、「冷却庫」とは、「冷蔵庫」、「冷凍庫」および「冷凍冷蔵庫」の全てを含む概念である。
【００１８】
また、本実施の形態においては、スターリング冷凍機を備えたスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫（Ｓｔｉｒｌｉｎｇ  Ｒｅｆｒｉｇｅｒａｔｏｒ／Ｆｒｅｅｚｅｒ）について説明するが、本発明に係るスターリング機関搭載機器は、スターリング冷却庫に限定されるものではない。スターリング機関は、たとえば、発電機としても用いられる。
【００１９】
図１は、本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。
【００２０】
本実施の形態に係るスターリング冷却庫１は、図１に示すように、放熱部２と吸熱部３とを有するスターリング冷凍機４（スターリング機関）と、放熱部２に取付けられた高温側蒸発器５、高温側凝縮器７およびパイプ２Ａ，２Ｂを含む第１高温側循環回路（第１循環回路）と、高温側蒸発器５、循環ポンプ６、発露防止パイプ９およびパイプ２Ｃ，２Ｄ，２Ｅ，２Ｆを含む第２高温側循環回路（第２循環回路）と、吸熱部３に取付けられた低温側凝縮器１０、低温側蒸発器１１およびパイプ３Ａ，３Ｂを含む低温側循環回路とを備える。第１高温側循環回路は、スターリング冷凍機４の放熱部２の冷却を行ない、第２高温側循環回路は、発露防止パイプ９に熱を供給する。また、低温側循環回路は、冷却庫内の空気とスターリング冷凍機４の吸熱部３との熱交換を行なう。
【００２１】
第１と第２高温側循環回路内には水（Ｈ2Ｏ）などが冷媒として封入されている。高温側蒸発器５において蒸発した冷媒はパイプ２Ａ（高温側導管）を介して高温側凝縮器７に達する（図１中の破線矢印）。高温側凝縮器７において外気との熱交換が行なわれることで冷媒が凝縮する。この熱交換を促進するために、高温側凝縮器７近傍に気流を生じさせるファン８が設けられている。凝縮した冷媒は、パイプ２Ｂ（高温側戻り管）を介して高温側蒸発器５に戻る。第１高温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、放熱部２で発生した熱を伝達することができるように、高温側凝縮器７が高温側蒸発器５より上方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。
【００２２】
一方、高温側蒸発器５の下部には、パイプ２Ｃが接続されている。高温側蒸発器５からパイプ２Ｃに液相の冷媒が流入する。パイプ２Ｃに流入した冷媒は、パイプ２Ｄを介して、スターリング冷凍機４よりも下方に設けられた循環ポンプ６に達する。循環ポンプ６から吐出された冷媒は、パイプ２Ｅを介して発露防止パイプ９に送られる。ここで、発露防止パイプ９内を流れる冷媒は、スターリング冷凍機４の放熱部２から与えられた熱により比較的高温に保たれている。したがって、発露防止パイプ９を冷却庫の前面に配置することで、ドア部等における発露を抑制することができる。発露防止パイプ９内を流れた冷媒は、パイプ２Ｆを介して高温側蒸発器５内に戻る。このように、第２循環回路においては、循環ポンプ６による強制循環が行なわれている。
【００２３】
低温側循環回路内には二酸化炭素や炭化水素などが冷媒として封入されている。低温側凝縮器１０において凝縮した冷媒はパイプ３Ａ（低温側導管）を介して低温側蒸発器１１に達する。低温側蒸発器１１において冷媒が蒸発することで熱交換が行なわれる。この熱交換を促進するために、低温側蒸発器１１近傍に気流を生じさせるファン１２が設けられている。熱交換の後、ガス化された冷媒は、パイプ３Ｂ（低温側戻り管）を介して低温側凝縮器１０に戻る。低温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、吸熱部３で発生した冷熱を伝達することができるように、低温側蒸発器１１が低温側凝縮器１０より下方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。
【００２４】
スターリング冷凍機４を作動させると、該冷凍機４の放熱部２で発生した熱が、高温側凝縮器７を介して空気と熱交換される。一方、スターリング冷凍機４の吸熱部３で発生した冷熱は、低温側蒸発器１１を介して冷却庫内の空気と熱交換される。冷却庫内からの暖かくなった気流は、再び低温側蒸発器１１近傍に送られ、繰り返し冷却される。
【００２５】
スターリング冷凍機４を作動させる際、該冷凍機４の振動による騒音が発生する。したがって、この騒音を低減するための消音構造を設けることが好ましい。
【００２６】
図２は、冷却庫本体１Ａに設けられた消音構造の一例を示した図である。図２を参照して、スターリング冷凍機４は、機械室３１（格納室）内に設けられる。スターリング冷凍機４には、バランスマス２９を取り囲むマスカバー３８（カバー部）が取付けられている。機械室３１の内側（内壁上）には、吸音材３２が設けられる。図２に示す例では、機械室３１の上面およびバランスマス２９側の側面にのみ吸音材３２が設けられているが、吸音材３２を設ける範囲については、これに限定されない。また、スターリング冷凍機４のバランスマス２９側には、スターリング冷凍機４の騒音を低減する枝管型消音器３３が設けられている。
【００２７】
枝管型消音器３３は、本管３４と枝管３５とを有する。本管３４の一方の端部には、機械室３１内におけるバランスマス２９の近傍に位置する開口部３４Ａが設けられている。本管３４の他端側には開口部３６が設けられているが、該開口部３６は、スターリング冷凍機４の設置時にバランスマス２９の調整を行なうために設けられたものであって、バランスマス２９の調整後は閉塞されてもよい。この点に関しては、機械室３１の壁面に設けられた開口部３７についても同様である。
【００２８】
枝管３５は、一方の端部が本管３４内部と連通するように本管３４の外周面に接続されており、本管３４から進入する音を反射して進入音と反射音との干渉波を生じさせる。この干渉波の振幅を進入音の振幅よりも小さくすることで消音効果が得られる。干渉波の振幅を小さくする手法については、後述する。なお、本管３４と連通する枝管３５の開口部３５Ａの大きさは適宜変更可能であるが、本実施の形態のように本管３４内の音波の主たる進行方向（図２における左右方向）と開口３５Ａの方向とが異なる場合には、上記干渉波を生じさせるために、開口部３５Ａの径を進入音の波長よりも小さくすることが好ましい。たとえば、本実施の形態においては、開口部３５Ａの径が、本管３４からの進入音の波長の１／１０以下程度になるように設定されている。
【００２９】
図７は、スターリング冷凍機４から発せられる音の周波数と音圧レベルとの関係を示した図である。本実施の形態に係るスターリング冷凍機４から発せられる音は、図７に示すように、約７０Ｈｚ（＝ｆ０）、約１４０Ｈｚ（＝２ｆ０）、約２８０Ｈｚ（＝４ｆ０）のピーク周波数（音圧レベルが極大となる周波数）を有する。なお、ｆ０，２ｆ０，４ｆ０の音圧レベルの比はおよそ０．６：１：１である。ここで、ｆ０は、スターリング冷凍機４におけるピストンの駆動周波数（以下、エンジン周波数と称する場合がある。）である。一般に、フリーピストン型スターリング機関の騒音は、エンジン周波数の整数倍（たとえば×１，×２，×４）近傍のピーク周波数を有する傾向にあるといわれている。したがって、これらのピーク周波数の音を効果的に低減することで、より大きな消音効果が得られる。特に、従来効果的な消音構造が提供されていなかった比較的低い周波数（たとえば５０Ｈｚ以上５００Ｈｚ以下程度）のこもり音を効率よく低減することが可能になる。なお、上記ピーク周波数の値は、各々のスターリング機関の特性により変化するものであり、上記値には限定されない。また、ピーク周波数の数や各々のピーク周波数における恩圧レベルについても、上記のように限定されず、スターリング機関の特性によって変化する。
【００３０】
図６は、枝管３４の長さと干渉波の振幅との関係を示した図である。図６を参照して、干渉波の振幅は、枝管３４の長さによって変化する。なお、枝管３４の長さが１／４波長の奇数倍である場合に干渉波の振幅がほぼ０になる（消音ピークが生じる）ことは、一般によく知られている。たとえば、周波数が７０Ｈｚ（＝ｆ０）の音については、空気中における波長は約４．８ｍ（＝（音速）／（周波数）≒３３１．４５／７０）であるので、枝管３４の長さが１／４波長（約１．２ｍ）の奇数倍である１．２ｍ，３．６ｍ，６．０ｍ・・・である場合に消音ピークが生じる。同様に、周波数が１４０Ｈｚ（＝２ｆ０）の音については、枝管３４の長さが０．６ｍ，１．８ｍ，３．０ｍ・・・である場合に消音ピークが生じ、周波数が２８０Ｈｚ（＝４ｆ０）の音については、枝管３４の長さが０．３ｍ，０．９ｍ，１．５ｍ・・・である場合に消音ピークが生じる。なお、図６においては、７０Ｈｚ，１４０Ｈｚ，２８０Ｈｚの音の振幅について、上述した０．６：１：１の重み付けをして表示している。すなわち、図６においては、枝管３４への進入音のうち、７０Ｈｚの音の振幅が約０．６であり、１４０Ｈｚ，２８０Ｈｚの音の振幅が約１．０であり、それらの合計が約２．６である。
【００３１】
以上のように、スターリング冷凍機４の騒音は、複数のピーク周波数を有し、たとえば図６に示す例では、ｆ０，２ｆ０，４ｆ０の全ての音に対して消音ピークを生じさせる枝管長さを選定することはできない。たとえば、枝管３４の長さが１．２ｍの場合、７０Ｈｚの音については消音ピークが生じるが、１４０Ｈｚ，２８０Ｈｚの音については全く逆効果（入射音の振幅が１．０であるのに対し干渉波の振幅が２．０）となる。したがって、枝管３４の長さの設定に際しては、上記３つの周波数の干渉波の振幅の合計（図６中に示す「合計」）を少なくとも入射音の振幅の合計（たとえば図６においては２．６）よりも小さくできる長さを選定することが好ましい。以上について要約すると、「スターリング冷凍機４からの複数（本実施の形態においては３つ）の周波数の音の振幅の合計よりも複数の周波数の音と該複数の周波数の音の反射音との干渉波の振幅の合計が小さくなるように枝管３４の長さを設定する。」ということになる。これにより、複数の波長の音に対して、全体として消音効果を奏する枝管長さを設定することができる。
【００３２】
なお、本実施の形態においては、スターリング冷凍機４の騒音のピーク周波数が３つであることに応じて、該３つの周波数の干渉波の振幅の合計が小さくなるように枝管の長さが選定されたが、たとえば、ピーク周波数の数が２つであれば、該２つの周波数の干渉波の振幅の合計が小さくなるように枝管の長さが選定される。また、たとえば、ピーク周波数が３つある場合でも、その内の２つのピーク値（音圧レベル）が特に大きい場合には、該２つのピーク周波数のみを考慮して枝管長さを決定してもよい。
【００３３】
図６において、干渉波の振幅の「合計」が最も小さくなるのは、枝管３４の長さが０．９ｍ，１．５ｍ，３．３ｍ，３．９ｍ・・・程度の場合である。したがって、これらの長さが、本実施の形態における最適枝管長さということになる。
【００３４】
次に、枝管型消音器３３の取付け部の構造の詳細について、図３を用いて説明する。
【００３５】
図３を参照して、本管３４の開口部３４Ａは、マスカバー３８に囲まれた領域におけるバランスマス２９の主面と対向する位置に設けられている。
【００３６】
バランスマス２９は、スターリング冷凍機４内部のピストンやディスプレーサの動きに伴って振動する。したがって、バランスマス２９近傍からは、より大きな音が生じる傾向にある。したがって、開口部３４Ａをマスカバー３８に囲まれた領域内に設けることで、騒音が拡散する前に該騒音を低減することができるので、消音効果を高めることができる。また、バランスマス２９の振動方向は主にピストンおよびディスプレーサの振動方向（図３における左右方向）であるため、この振動による空気の粗密（すなわち音波）は、スターリング冷凍機４の無い図３中の右方向に優先的に進行する。図３に示す位置に開口部３４Ａを設けることで、上記音波を効果的に消音器に導くことができる。
【００３７】
図３に示す例では、枝管３５は、本管３４の軸方向に並ぶように複数（図３においては２つ）設けられている。これにより、消音効果を増大させることができる。消音効果を増大させる手法としては、たとえば、枝管３５の径をより大きくすることも考えられる。
【００３８】
図４，図５は、枝管の形状を示した図である。
【００３９】
図４を参照して、１つの例として、枝管３５は、本管３４の周囲に渦巻き状に巻回して形成される。また、図５を参照して、他の例として、枝管３５は、蛇行形状を有する。
【００４０】
枝管３５の形状は、上記に限定されるものではなく、上述した干渉波を生じさせることができる限り、任意の形状にすることができる。たとえば、枝管３５を本管３４の側面から直線状に突出させてもよい。これに対し、図４，図５に示すような構造を採用することで、機械室内における枝管３５の占有スペースを低減することができる。
【００４１】
以上に説明した枝管型消音器（消音構造）によれば、スターリング機関の騒音を効果的に低減することができる。したがって、騒音が低減されたスターリング冷却庫（スターリング機関搭載機器）が提供される。
【００４２】
次に、図８を用いて、スターリング冷凍機４の構造の一例およびその動作について説明する。
【００４３】
図８に示すように、本実施の形態のスターリング冷凍機４は、フリーピストン型のスターリング機関であって、ケーシング３０と、該ケーシング３０に組付けられたシリンダ１３と、シリンダ１３内で往復動するピストン１４およびディスプレーサ１５と、再生器１６と、圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとを含む作動空間１７と、放熱部２と、吸熱部３と、ピストン駆動手段としてのリニアモータ２３と、ピストンスプリング２４と、ディスプレーサスプリング２５と、ディスプレーサロッド２６と、背圧空間２７とを備える。
【００４４】
図８の例では、スターリング冷凍機４の外殻体（外壁）は、単一の容器で構成されず、背圧空間２７側に位置するケーシング３０（ベッセル部分）と、作動空間１７側に位置する放熱部２、チューブ１８Ａおよび吸熱部３とで主に構成される。ケーシング３０は、背圧空間２７を規定する。ケーシング３０には、シリンダ１３、リニアモータ２３、ピストンスプリング２４およびディスプレーサスプリング２５をはじめとする種々の部品が組付けられる。上記外殻体の内部には、ヘリウムガスや水素ガス、窒素ガスなどの作動媒体が充填される。
【００４５】
シリンダ１３は、略円筒状の形状を有し、内部にピストン１４とフリーピストンとしてのディスプレーサ１５とを往復動可能に受け入れる。シリンダ１３内において、ピストン１４とディスプレーサ１５とは同軸上に間隔をあけて配置され、このピストン１４およびディスプレーサ１５によってシリンダ１３内の作動空間１７が圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとに区画される。より詳しくは、作動空間１７は、ピストン１４におけるディスプレーサ１５側の端面よりもディスプレーサ１５側に位置する空間であり、ピストン１４とディスプレーサ１５との間に圧縮空間１７Ａが形成され、ディスプレーサ１５と吸熱部３との間に膨張空間１７Ｂが形成される。圧縮空間１７Ａは主に放熱部２によって囲まれ、膨張空間１７Ｂは主に吸熱部３によって囲まれている。
【００４６】
圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとの間には、チューブ１８Ａの内周面上に所定の隙間を有しながらフィルムが巻回されてなる再生器１６が配設されており、この再生器１６を介して圧縮空間１７Ａと膨張空間１７Ｂとが連通する。それにより、スターリング冷凍機４内に閉回路が構成される。この閉回路内に封入された作動媒体が、ピストン１４およびディスプレーサ１５の動作に合わせて流動することにより、後述する逆スターリングサイクルが実現される。
【００４７】
シリンダ１３の外側に位置する背圧空間２７にはリニアモータ２３が配設される。リニアモータ２３は、インナーヨーク２０と、可動マグネット部２１と、アウターヨーク２２とを有し、このリニアモータ２３によって、シリンダ１３の軸方向にピストン１４が駆動される。
【００４８】
ピストン１４の一端は、板バネなどで構成されるピストンスプリング２４と接続される。該ピストンスプリング２４は、ピストン１４に弾性力を付与する弾性力付与手段として機能する。該ピストンスプリング２４に弾性力を付加することにより、シリンダ１３内でピストン１４をより安定して周期的に往復動させることが可能となる。ディスプレーサ１５の一端は、ディスプレーサロッド２６を介してディスプレーサスプリング２５と接続される。ディスプレーサロッド２６はピストン１４を貫通して配設され、ディスプレーサスプリング２５は板バネなどで構成される。該ディスプレーサスプリング２５の周縁部と、ピストンスプリング２４の周縁部は、リニアモータ２３からピストン１４の背圧空間２７側（以下、後方と称する場合がある。）に延びる支持部材により支持される。
【００４９】
ピストン１４に対しディスプレーサ１５と反対側には、ケーシング３０によって囲まれた背圧空間２７が配設されている。背圧空間２７は、ケーシング３０内でピストン１４の周囲に位置する外周領域と、ケーシング３０内でピストン１４よりもピストンスプリング２４側（後方側）に位置する後方領域とを含む。この背圧空間２７内にも、作動媒体が存在する。
【００５０】
放熱部２、吸熱部３の内周面上には、それぞれ熱交換器１８と熱交換器１９とが設けられる。熱交換器１８，１９は、それぞれ、圧縮空間１７Ａ，膨張空間１７Ｂと放熱部２，吸熱部３との間の熱交換を行なう。
【００５１】
ケーシング３０の後方側には、板バネ２８を介してバランスマス２９が取付けられている。バランスマス２９は、ピストン１４やディスプレーサ１５が振動することによって生じるケーシング３０の振動を吸収する質量部材である。具体的には、ピストン１４やディスプレーサ１５が振動することによってケーシング３０に振動が生じた場合に、このケーシング３０の振動に対して追従するようにバランスマス２９が振動することにより、スターリング冷凍機４の振動が低減される。
【００５２】
次に、このスターリング冷凍機４の動作について説明する。
【００５３】
まず、リニアモータ２３を作動させてピストン１４を駆動する。リニアモータ２３によって駆動されたピストン１４は、ディスプレーサ１５に接近し、圧縮空間１７Ａ内の作動媒体（作動ガス）を圧縮する。
【００５４】
ピストン１４がディスプレーサ１５に接近することにより、圧縮空間１７Ａ内の作動媒体の温度は上昇するが、放熱部２によってこの圧縮空間１７Ａ内に発生した熱が外部へと放出される。そのため、圧縮空間１７Ａ内の作動媒体の温度はほぼ等温に維持される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルにおける等温圧縮過程に相当する。
【００５５】
ピストン１４がディスプレーサ１５に接近した後にディスプレーサ１５は吸熱部３側に移動する。他方、ピストン１４によって圧縮空間１７Ａ内において圧縮された作動媒体は再生器１６内に流入し、さらに膨張空間１７Ｂへと流れ込む。その際、作動媒体の持つ熱が再生器１６に蓄熱される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容冷却過程に相当する。
【００５６】
膨張空間１７Ｂ内に流入した高圧の作動媒体は、ディスプレーサ１５がピストン１４側（後方側）へ移動することにより膨張する。このようにディスプレーサ１５が後方側へ移動するのに伴い、ディスプレーサスプリング２５の中央部も後方側に突出するように変形する。
【００５７】
上記のように膨張空間１７Ｂ内で作動媒体が膨張することにより、膨張空間１７Ｂ内の作動媒体の温度は下降するが、吸熱部３によって外部の熱が膨張空間１７Ｂ内へと伝熱されるため、膨張空間１７Ｂ内はほぼ等温に保たれる。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等温膨張過程に相当する。
【００５８】
その後、ディスプレーサ１５がピストン１４から遠ざかる方向に移動し始める。それにより、膨張空間１７Ｂ内の作動媒体は再生器１６を通過して再び圧縮空間１７Ａ側へと戻る。その際に再生器１６に蓄熱されていた熱が作動媒体に与えられるため、作動媒体は昇温する。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容加熱過程に相当する。
【００５９】
この一連の過程（等温圧縮過程−等容冷却過程−等温膨張過程−等容加熱過程）が繰り返されることにより、逆スターリングサイクルが構成される。この結果、吸熱部３は徐々に低温になり、極低温を有するに至る。一方で、放熱部２は徐々に高温になる。上述したように、吸熱部３における冷熱は、低温側循環回路を介して冷却庫内に供給され、放熱部２における熱は、第１と第２高温側循環回路を介して冷却庫外に放出される。
【００６０】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全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全ての変更が含まれることが意図される。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。
【図２】本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫における機械室内の消音構造を示した図である。
【図３】図２に示す消音構造におけるバランスマス周辺の詳細な構造を示した図である。
【図４】枝管型消音器における本管と連通する枝管の形状の一例を示した図である。
【図５】枝管型消音器における本管と連通する枝管の形状の他の例を示した図である。
【図６】枝管型消音器における枝管の長さと干渉波の振幅との関係を示した図である。
【図７】スターリング機関から発せられる音の周波数と音圧レベルとの関係を示した図である。
【図８】本発明の１つの実施の形態に係るスターリング冷却庫におけるスターリング冷凍機を示した側断面図である。
【符号の説明】
【００６２】
１  スターリング冷却庫、２  放熱部、２Ａ〜２Ｆ  パイプ（高温側循環回路）、３  吸熱部、３Ａ，３Ｂ  パイプ（低温側循環回路）、４  スターリング冷凍機、５  高温側蒸発器、６  循環ポンプ、７  高温側凝縮器、８  ファン、９  発露防止パイプ、１０  低温側凝縮器、１１  低温側蒸発器、１２  ファン、１３  シリンダ、１４  ピストン、１５  ディスプレーサ、１６  再生器、１７  作動空間、１７Ａ  圧縮空間、１７Ｂ  膨張空間、１８，１９  熱交換器、２０  インナーヨーク、２１  可動マグネット、２２  アウターヨーク、２３  リニアモータ、２４  ピストンスプリング、２５  ディスプレーサスプリング、２６  ディスプレーサロッド、２７  背圧空間、２８  板バネ、２９  バランスマス、３０  ケーシング、３１  機械室、３２  吸音材、３３  枝管型消音器、３４  本管、３５  枝管、３４Ａ，３５Ａ，３６，３７  開口部、３８  マスカバー。
【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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