(57)【要約】【課題】  圧力容器（外殻構造）の成形が容易で、結果として生産コストを低減することができる構造のスターリング機関を提供する。【解決手段】  スターリング冷凍機は、圧力容器に組み付けられたシリンダ１と、シリンダ１内で往復運動するピストン３と、シリンダ１内でピストン３に対し位相差をもって往復運動するディスプレーサ２と、ピストン３とディスプレーサ２との間に圧縮空間６と、ディスプレーサ２に対してピストン３の反対側に膨張空間５と、圧力容器内であって圧縮空間６と膨張空間５とを連通する連通路に配置された再生器１３と、圧力容器内部の再生器１３の膨張空間５側に吸熱器７（第１の熱交換器）と、該再生器１３の圧縮空間６側に放熱器８（第２の熱交換器）とを備え、圧力容器は、円筒部材としての外殻チューブ２１と、該外殻チューブ２１の膨張空間５側端部の内側に装着されたキャップ部材としての鏡板２０とを含む。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の圧力容器と、
放熱部および吸熱部を有し、前記第１の圧力容器とともに閉塞空間を形成する第２の圧力容器と、
作動媒体を封入した前記第１および第２の圧力容器に組み付けられたシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記シリンダ内で前記ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、
前記ピストンと前記ディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、
前記ディスプレーサに対して前記ピストンの反対側に形成された膨張空間と、
前記第２の圧力容器内であって前記圧縮空間と前記膨張空間とを連通する連通路に配置された再生器と、
前記第２の圧力容器内部の前記再生器の前記膨張空間側に配設された第１の熱交換器と、該再生器の圧縮空間側に配設された第２の熱交換器とを備え、
前記第２の圧力容器は、円筒部材と、該円筒部材の前記膨張空間側端部の内側に装着されたキャップ部材とを含むスターリング機関。
【請求項２】
前記キャップ部材を、中央部が前記ディスプレーサ側に凹む凹状の板材で構成した、請求項１に記載のスターリング機関。
【請求項３】
前記キャップ部材から前記円筒部材に冷熱を伝達する伝達部材をさらに備えた、請求項１または請求項２に記載のスターリング機関。
【請求項４】
前記伝達部材は、前記円筒部材の内周面に当接するように設けられた内側円筒部分を含む、請求項３に記載のスターリング機関。
【請求項５】
前記伝達部材は、底面部分と円筒部分とを有し、該底面部分は前記キャップ部材に当接し、該円筒部分は前記円筒部材と前記第１の熱交換器とに挟持されるものである、請求項３に記載のスターリング機関。
【請求項６】
前記底面部分と前記円筒部分との間に段差を設けた、請求項５に記載のスターリング機関。
【請求項７】
前記伝達部材の熱伝導率は前記円筒部材および前記キャップ部材の熱伝導率よりも高い、請求項３から請求項６のいずれかに記載のスターリング機関。
【請求項８】
前記第１および第２の熱交換器の少なくとも一方を覆うように延在し、前記円筒部材の外周面に当接し、該円筒部材よりも熱伝導率が高い外側円筒部材をさらに備えた、請求項１から請求項７のいずれかに記載のスターリング機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スターリング機関に関し、特に、ピストンとディスプレーサの往復運動に伴う作動ガスの圧縮／膨張を利用して低温／高温または電力または動力を得るスターリング機関に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１５は、従来のフリーピストン型のスターリング冷凍機（スターリング機関）を示した側断面図である。
【０００３】
図１５に示すフリーピストン型スターリング冷凍機は、外殻構造内にシリンダ１と、外殻構造内を膨張空間５と圧縮空間６とに区画するディスプレーサ２と、ピストン３と、ディスプレーサ２およびピストン３とを往復させるためのリニアモータ４と、膨張空間５と圧縮空間６との間を連通する連通路に設けられた再生器１３と、再生器１３の膨張空間５側に設けられた吸熱器７と、該再生器１３の圧縮空間６側に設けられた放熱器８とを有している。
【０００４】
外殻構造は、図１５に示すように、本体外殻チューブ１６と本体カバー１７とを含む第１の圧力容器と、外殻チューブ１５を含む第２の圧力容器とを保持リング１８および熱交換器１１を介して接合することにより形成されている。該外殻構造内には、たとえばヘリウムなどの作動ガスが封入されている。
【０００５】
なお、図１５において、板バネ９，１０は、それぞれディスプレーサ２（ロッド１４）およびピストン３を支持し、弾性力によってこれらを往復動させる。また、リニアモータ４は、電源端子１９を介して外部電源と接続されている。
【０００６】
また、熱交換器１１は、スターリング冷凍機において発生した熱を該機関の外部に放熱し、熱交換器１２は、冷熱を該機関の外部に伝達する。これらの熱交換器１１，１２を介して、スターリング冷凍機の内部と外部との熱交換が行なわれる。
【０００７】
次に、上記のスターリング冷凍機の動作について説明する。
【０００８】
外部電源を用いてリニアモータ４を駆動させ、ピストン３をシリンダ内部において（図１５中の）左側に移動させる。これにより、圧縮空間６内の作動ガスが圧縮される。作動ガスの温度は圧縮により上昇するが、放熱器８および熱交換器１１を介して外気と熱交換され冷却される。したがって、この過程は等温圧縮変化となる。
【０００９】
圧縮空間６内でピストン３により圧縮された作動ガスは、圧力により再生器１３に流入し、膨張空間５内へ送られる。その際、作動ガスの持つ熱量が再生器１３を構成する樹脂フィルムに蓄熱される。膨張空間５内に流入した高圧の作動ガスは、ピストン３と所定の位相差を保って往復動するディスプレーサ２が（図１５中の）右側へ移動するときに、膨張する。このとき、作動ガスの温度は下降するが、吸熱器７および熱交換器１２を介して外気の熱を吸収して加熱される。したがって、この過程は等温膨張変化となる。
【００１０】
そして、ディスプレーサ２が（図１５中の）左側へ動き始めると、膨張空間５内の作動ガスは再生器１３を通過して、再び圧縮空間６側へ戻る。その際、再生器１３に蓄熱された熱量が作動ガスに与えられ、作動ガスは昇温する。この一連のスターリングサイクルが駆動部の往復動によって繰り返されることにより、吸熱器７において外気から熱が吸収されるため冷熱が発生する。
【００１１】
このように圧縮空間６と膨張空間５との間で、作動ガスを再生器１３を介して往復させて吸熱器７から冷熱を取り出すことができる。
【特許文献１】特開２００１−３５５５１３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、上記のようなスターリング冷凍機においては、以下のような問題があった。
【００１３】
図１５に示す構造において、熱交換器１１，１２としては、熱の移動を容易にするために、良熱伝導性材料（たとえば銅または銅合金など）を使用している。しかしながら、外殻チューブ１５の外側に取り付ける熱交換器１２（吸熱用）は、その形状から、円柱状形状からの削り出しにより製造することが必要となる。この製造方法においては、無駄になる材料（削りくず部分）が多く、結果としてコスト高となる。
【００１４】
これに対し、特開２００１−３５５５１３号公報（従来例１）においては、外殻構造の先端側の円筒部において、基部と中間部と先端部（底部）とが一体に構成されたスターリング機関が開示されている。
【００１５】
しかしながら、この場合においては、一体物の円筒部を形成するために、深絞り加工を行なう必要がある。フリーピストン型スターリング冷凍機においては、シリンダ、ピストン、ディスプレーサ周辺の構造は特に高い寸法精度を必要とするが、深絞り加工では、ここで必要とされる高い寸法精度を得ることは困難である。
【００１６】
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、圧力容器（外殻構造）の成形が容易で、結果として生産コストを低減することができる構造のスターリング機関を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明に係るスターリング機関は、第１の圧力容器と、放熱部および吸熱部を有し、第１の圧力容器とともに閉塞空間を形成する第２の圧力容器と、作動媒体を封入した第１および第２の圧力容器に組み付けられたシリンダと、シリンダ内で往復運動するピストンと、シリンダ内でピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、ピストンとディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、ディスプレーサに対してピストンの反対側に形成された膨張空間と、第２の圧力容器内であって圧縮空間と膨張空間とを連通する連通路に配置された再生器と、第２の圧力容器内部の再生器の膨張空間側に配設された第１の熱交換器と、該再生器の圧縮空間側に配設された第２の熱交換器とを備え、第２の圧力容器は、円筒部材と、該円筒部材の膨張空間側端部の内側に装着されたキャップ部材とを含む。
【００１８】
これにより、キャップ部材を円筒部材の外側に装着できるように成形するための削り出し加工や圧力容器の円筒部分と底面部分とを一体で形成するための深絞り加工を行なう必要がない。この結果、圧力容器の成形が容易になり、生産コストを低減することができる。
【００１９】
キャップ部材を中央部がディスプレーサ側に凹む凹状の板材で構成することが好ましい。
【００２０】
これにより、板材を円筒部材の内側に嵌入して接合することで圧力容器の底面部分を形成することができる。したがって、圧力容器の成形が容易である。
【００２１】
上記のスターリング機関は、キャップ部材から円筒部材に冷熱を伝達する伝達部材をさらに備えることが好ましい。
【００２２】
これにより、冷熱の発生に寄与しない死空間において、冷熱の伝達効率を高めることができるので、スターリング機関の作動効率を向上させることができる。
【００２３】
伝達部材は、１つの局面では、円筒部材の内周面に当接するように設けられた内側円筒部分を含むことが好ましい。
【００２４】
これにより、上記の冷熱伝達効果を高めることができる。また、該円筒部材は熱交換器の位置決め手段としても機能する。
【００２５】
伝達部材は、他の局面では、底面部分と円筒部分とを有し、該底面部分はキャップ部材に当接し、該円筒部分は円筒部材と第１の熱交換器とに挟持されるものであってもよい。
【００２６】
これにより、キャップ部材全体の冷熱を効率良く熱交換器に伝達することができる。
【００２７】
ここで、上記の底面部分と円筒部分との間に段差を設けることが好ましい。
【００２８】
この段差部分により、熱交換器の位置決めを行なうことができる。
【００２９】
伝達部材の熱伝導率は円筒部材およびキャップ部材の熱伝導率よりも高いことが好ましい。
【００３０】
これにより、上述した冷熱の伝達効率をさらに高めることができる。
【００３１】
上記のスターリング機関は、第１および第２の熱交換器の少なくとも一方を覆うように延在し、円筒部材の外周面に当接し、該円筒部材よりも熱伝導率が高い外側円筒部材をさらに備えることが好ましい。
【００３２】
これにより、膨張空間で生じた冷熱が、外部熱交換器に伝達する効率を高めることができる。
【発明の効果】
【００３３】
本発明によれば、スターリング機関の低温部のキャップ部材を成形するための削り出し加工や圧力容器の円筒部分と底面部分とを一体で形成するための深絞り加工を行なう必要がなく、圧力容器の成形が容易になり、生産コストを低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３４】
以下に、本発明に基づくスターリング機関としてのフリーピストン型スターリング冷凍機の実施の形態について、図１から図１４を用いて説明する。
【００３５】
なお、後述する各実施の形態においては、スターリング機関の一例としてのフリーピストン型スターリング冷凍機について説明するが、ここで説明する内容については、スターリング冷凍機に限らず、たとえばスターリングエンジンなど他のスターリング機関に適用した場合においても同様の効果を奏することは言うまでもない。
【００３６】
（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係るスターリング冷凍機を示した側断面図である。
【００３７】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、図１に示すように、第１の圧力容器としての本体外殻チューブ２３および本体カバー２４と、放熱部および吸熱部を有し、第１の圧力容器とともに閉塞空間を形成する第２の圧力容器と、作動媒体を封入した第１および第２の圧力容器に組み付けられたシリンダ１と、シリンダ１内で往復運動するピストン３と、シリンダ１内でピストン３に対し位相差をもって往復運動するディスプレーサ２と、ピストン３とディスプレーサ２との間に形成された圧縮空間６と、ディスプレーサ２に対してピストン３の反対側に形成された膨張空間５と、第２の圧力容器内であって圧縮空間６と膨張空間５とを連通する連通路に配置された再生器１３と、第２の圧力容器内部の再生器１３の膨張空間５側に配設された吸熱器７（第１の熱交換器）と、該再生器１３の圧縮空間６側に配設された放熱器８（第２の熱交換器）とを備え、第２の圧力容器は、円筒部材としての外殻チューブ２１と、該外殻チューブ２１の膨張空間５側端部の内側に装着されたキャップ部材としての鏡板２０とを含む。
【００３８】
スターリング冷凍機の外殻構造の内部空間は、ピストン３によって２つの空間に分割されている。該空間の一方は、ピストン３から見てディスプレーサ２側（以下、先端側とする。）にある作動空間（膨張空間５および圧縮空間６）であり、他方は、ピストン３から見て作動空間とは反対側（以下、後端側とする。）にある背面空間である。これらの空間には、高圧ヘリウムガスなどの作動媒体が充填されている。なお、膨張空間５および圧縮空間６は、再生器１３を介して連結されている。
【００３９】
ディスプレーサ２はロッド１４を有し、該ロッド１４は、ピストン３の中央部に設けられた摺動穴を貫通している。ロッド１４およびピストン３は、それぞれ板バネ９，１０に接続されている。
【００４０】
ピストン３は、リニアモータ４によって駆動され、所定周期で往復運動する。ここで、リニアモータは、電源端子１９を介して、外部電源に接続されている。上記のピストン３の往復運動により、作動媒体は作動空間内で圧縮／膨張される。ディスプレーサ２は、作動媒体の圧縮／膨張に伴う圧力変化によって、直線的に往復運動する。このとき、ピストン３とディスプレーサ２とは、所定の位相差をもって同一周期にて往復運動することになる。
【００４１】
上記構成から成るスターリング冷凍機において、シリンダ摺動面とピストン摺動面との間、およびロッド１４とロッド摺動穴との間には、作動空間と背面空間とを遮断するガスシールが施されている。なお、該ガスシールは、接触する部材間にシールリングを設けたり、両部材を高精度に嵌合したりすることで実現されている。
【００４２】
上記の往復運動の結果、たとえば吸熱器７において冷熱の発生がなされるなどの効果が得られる。なお、この冷熱の発生機構については、従来のスターリング機関と同様であるので、ここでは説明を省略する。冷熱は外部熱交換器を介して、スターリング冷凍機の外部に伝達される。ここで、外部熱交換器（吸熱用）は、吸熱器７の近傍に設けられるが、たとえば、膨張空間５内において、吸熱器７に隣接するように設置してもよいし、外殻チューブ２１の吸熱器７付近の外周面に当接するように設置してもよい。なお、放熱器８付近においても、上記と同様の外部熱交換器（放熱用）が備えられる。
【００４３】
次に、本実施の形態に係るスターリング冷凍機の、外殻構造における構造的な特徴について説明する。
【００４４】
外殻チューブ２１と鏡板２０とは、溶接またはロウ付けによって接合される。このようにして形成された第２の圧力容器は、保持リング２２を介して、第１の圧力容器（本体外殻チューブ２３および本体カバー２４）と接合される。これにより、スターリング冷凍機の外殻部分が形成され、該外殻部分にシリンダ１などの部品を組み込むことによりスターリング冷凍機が形成される。
【００４５】
なお、鏡板２０は、全体としては、その中央部がディスプレーサ２側に凹む凹状の板材で構成されている。なお、該凹みの底面部分の形状についてさらに詳細に説明すると、図１に示すように、その中央部はディスプレーサ２と反対側に突出している。
【００４６】
このように、外殻部分を構成する外殻チューブ２１と鏡板２０とを、各々別々に精密加工し、これらをロウ付けあるいは溶接によって接続組立することにより、必要とされる高い組立精度を得ることができる。
【００４７】
なお、鏡板２０および外殻チューブ２１としては、加工性などを考慮して、たとえば鉄材またはステンレス材などが用いられる。
【００４８】
ところで、鏡板２０の形状は封入ガスの内圧に耐えるように決定されるが、鏡板２０と外殻チューブ２１との接続部分には、作動媒体の圧縮／膨張に何ら関係がなく、冷熱の発生に寄与しない空間（以下、死空間という。）が形成されている。この死空間が大きいと、スターリング冷凍機の作動効率が下がることになる。
【００４９】
これに対し、本実施の形態に係るスターリング冷凍機においては、図１に示すように、円筒部材としての外殻チューブ２１内周面とキャップ部材としての鏡板２０との間に設置され、キャップ部材から円筒部材に冷熱を伝達する伝達部材としての充填部材２５を備えている。これにより、死空間を充填部材２５によって充填し、該空間において、冷熱の伝達効率を高めることができるので、スターリング冷凍機の作動効率を向上させることができる。
【００５０】
なお、ここで充填とは、死空間における冷熱の伝導効率を向上させる程度の充填を意味し、若干の間隙が存する場合も含む。
【００５１】
また、充填部材２５としては、熱伝導率が鏡板２０および外殻チューブ２１よりも高いものを用いることが好ましい。このような材質としては、たとえば、銅、アルミニウム、高熱伝導性樹脂材料などが考えられる。
【００５２】
これにより、上述した冷熱の伝達効率をさらに高めることができる。
【００５３】
図２は充填部材２５の単品図を示したものであり、（ａ）は側断面図を示し、（ｂ）は正面図を示す。吸熱器７を外殻チューブ２１に取り付ける際に、内部ガスの流路を確保するために、充填部材２５の淵に吸熱器７の端部７ｂに当接する突出部２５ａを設ける。
【００５４】
図３は、吸熱器７の単品図（正面図）を示した図である。
【００５５】
本実施の形態における吸熱器７は、図３に示すように、熱伝導率の高い材質（たとえば銅など）の薄板を折り曲げてリング状に成形し、その端部を半田などによって接合してリングを形成したものである。
【００５６】
次に、この吸熱器７の外殻チューブ２１への挿入、取り付け方法について説明する。
【００５７】
まず、吸熱器７を外郭チューブ２１に挿入する。その後、押付けリング７ａを挿入することで吸熱器７は外殻チューブ２１に押付けられ固定される。
【００５８】
以上の吸熱器７に関する形状および取り付け方法については、放熱器８（押付けリング８ａを用いる）の場合においても同様である。
【００５９】
また、吸熱器７の押付けリング７ａを挿入する際、吸熱器７は、押付けリング７ａによって、鏡板２０の方向にも押付けられることになる。これに対し、吸熱器７の端部７ｂにおける作動媒体（内部ガス）の流れを最適化するために、突出部２５ａの高さ（図２（ａ）中のＨ）を調節することができる。
【００６０】
本実施の形態においては、以上の構成により、膨張空間５において生じた冷熱を、吸熱器７に効率良く伝達させることができる。吸熱器７付近には、冷熱を外部に伝達する外部熱交換器が設置されるため、結果として、スターリング冷凍機の内部と外部との熱交換効率が向上する。
【００６１】
（実施の形態２）
図４は、実施の形態２に係るスターリング冷凍機の膨張空間側の端部（以下、先端部という。）の側断面図である。
【００６２】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態１に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図４に示すように、伝達部材として、上述した充填部材２５に加えて、外殻チューブ２１の内周面に当接するように設けられた円筒部材２６（内側円筒部材）を含む点で実施の形態１と異なる。
【００６３】
なお、それ以外の事項については、実施の形態１と同様であるので、説明を省略する。
【００６４】
図４においては、外殻チューブ２１および鏡板２０間と、保持リング２２および本体外殻チューブ２３間とをロウ付けあるいは溶接で接続した外殻部分において、鏡板２０と外殻チューブ２１の接続部分にできた死空間部分に、外殻チューブ２１の内壁面に沿う円筒部材２６を嵌め込んだ後、死空間を極小化する充填部材２５を嵌め込んだ構成としている。ここで、吸熱器７を装着する際には、円筒部材２６が該吸熱器７の位置決め手段として機能する。
【００６５】
また、円筒部材２６を、たとえば、銅、アルミニウムなどの良熱伝導性材料で形成することで、吸熱器７に冷熱が伝わりやすくなり、結果として、スターリング冷凍機の内部と外部との間の熱伝導効率を向上させることができる。
【００６６】
なお、ここで、良熱伝導性材料とは、鏡板２０および外殻チューブ２１に用いられる鉄材やステンレス材に比べて熱伝導率の高い材料を意味する。
【００６７】
（実施の形態３）
図５は、実施の形態３に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【００６８】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態２に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図５に示すように、内側円筒部材としての円筒部材２７を、吸熱器７の取り付け位置まで達するように延在させた点で実施の形態２と異なる。
【００６９】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７０】
図５においては、外殻チューブ２１および鏡板２０間と、保持リング２２および本体外殻チューブ２３間とをロウ付けあるいは溶接で接続した外殻部分において、鏡板２０と外殻チューブ２１の接続部分にできた死空間部分に、外殻チューブ２１の内壁面に沿い、かつ吸熱器７の取り付け位置まで達する円筒部材２７を嵌め込んだ後、死空間を極小化する充填部材２５を嵌め込んだ構成としている。ここで、吸熱器７を装着する際には、充填部材２５が該吸熱器７の位置決め手段として機能する。
【００７１】
なお、円筒部材２７は吸熱器７に冷熱が伝わりやすくなるように、たとえば銅、アルミニウムなどの良熱伝導性材料で形成されている。
【００７２】
図６は、円筒部材２７の単品図である。円筒部材２７は単純な円筒状の形態をとっているが、１ヶ所に切り込みを入れ、外殻チューブ２１に挿入する際、その外径を外殻チューブ２１の内径より小さくなるようにして、外殻チューブ２１の奥へと挿入しやすくし、吸熱器７を嵌め込む際に吸熱器７の押付けリング７ａによって、吸熱器７とともに外殻チューブ２１に押付けて固定する構成にすることも考えられる。
【００７３】
また、円筒部材２７を複数個に分割して外殻チューブ２１の内部に入れ込み、押付けリング７ａによって吸熱器７とともに外殻チューブ２１に押付ける構成としてもよい。
【００７４】
（実施の形態４）
図７は、実施の形態４に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【００７５】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態１に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図７に示すように、伝達部材として、底面部分２８ａと円筒部分２８ｂとを有し、底面部分２８ａは鏡板２０に当接し、円筒部分２８ｂは外殻チューブ２１と吸熱器７とに挟持される有底円筒部材２８（有底内側円筒部材）を含む点で実施の形態１と異なる。
【００７６】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００７７】
上記の構成により、鏡板２０全体の冷熱を、有底円筒部材２８を介して効率良く吸熱器７に伝達することができる。
【００７８】
図７においては、外殻チューブ２１および鏡板２０間と、保持リング２２および本体外殻チューブ２３間とをロウ付けあるいは溶接で接続した外殻部分において、鏡板２０と外殻チューブ２１の接続部分にできた死空間部分を極小化するための充填部材２５を嵌め込み、さらに底面部分２８ａが鏡板２０の内壁面に沿って当接するとともに、円筒部分２８ｂが吸熱器７取り付け位置まで達するように延在し、かつ押付けリング７ａによって吸熱器７とともに外殻チューブ２１に押付けられるような有底円筒部材２８を装着した構成としている。この構成により、吸熱器７に冷熱（特に鏡板２０の底面の中央部付近における冷熱）が伝わりやすくなり、結果として、スターリング冷凍機の内部と外部との間の熱伝導効率を向上させることができる。
【００７９】
（実施の形態５）
図８は、実施の形態５に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【００８０】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態４に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図８に示すように、伝達部材としての有底円筒部材２９の底面部分と円筒部分との間に段差部分２９ａを設けた点で実施の形態４と異なる。
【００８１】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００８２】
図８においては、有底円筒部材２９の底面部分と円筒部分との繋がり部分に段差を設けて、吸熱器７が該段差部分２９ａに当たることで、該吸熱器７の位置決めをするとともに、吸熱器の先端付近の内部ガスの流路を確保できるようにしている。
【００８３】
図９は、段差部分２９ａを含む有底円筒部材２９を示す単品図である。また、図１０は、有底円筒部材２９を２分割したものを示す。図１０に示すように、有底円筒部材２９を２分割することで、該円筒部材を外殻チューブ２１内部に嵌め込みやすくすることができる。
【００８４】
（実施の形態６）
図１１は、実施の形態６に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【００８５】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態１に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図１１に示すように、吸熱器７および放熱器８（第１および第２の熱交換器）の少なくとも一方を覆うように延在し、外殻チューブ２１の外周面に当接し、外殻チューブ２１よりも熱伝導率が高い円筒部材３０，３１（外側円筒部材）をさらに備えた点で実施の形態１と異なる。
【００８６】
この構成により、たとえば円筒部材３０によれば、吸熱器７の冷熱を外部に伝達する効率を高めることができる。この結果、スターリング冷凍機の内部と外部との間の熱交換効率を向上させることができる。なお、円筒部材３１についても、同様の効果を奏する。
【００８７】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００８８】
図１１においては、外殻チューブ２１における吸熱器７および放熱器８の取り付け位置の外壁面に、吸熱器７および放熱器８の幅よりも大きい幅の、たとえば銅、アルミニウムなどの良熱伝導性材料で作った円筒部材３０，３１を密着させて取り付けた構成としている。
【００８９】
なお、上記のスターリング冷凍機を、実際に冷蔵庫などに取り付ける場合には、該円筒部材３０，３１の外側に外部熱交換器（図示なし）を取り付ける。その際に、円筒部材３０，３１によって、吸熱器７および放熱器８の直上部分からだけではなく、その周辺部分の外殻チューブ２１に伝わる熱をも効率良く外部熱交換器に伝熱させて、熱の出し入れを良くすることができる。
【００９０】
本実施の形態においては、円筒部材３０，３１は、その内径が外殻チューブ外径よりも僅かに小さく作られ、かつ軸方向に１ヶ所切断されており、その内径の微調整が可能となっている。これにより、円筒部材３０，３１を外殻チューブ２１の外周面に挿入した際に、該部材３０，３１によって、外殻チューブ２１の外周面を押付けながら嵌め込むことができるようになっている。さらに、円筒部材３０，３１を取りつけた後に、その外周面に外部熱交換器（図示なし）を装着することによって、該部材３０，３１は外殻チューブ２１の外周面に固定される。
【００９１】
（実施の形態７）
図１２は、実施の形態７に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【００９２】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態６に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図１２に示すように、放熱器８を覆うように延在する円筒部材３２（外側円筒部材）がフランジを備える点で実施の形態６と異なる。
【００９３】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９４】
図１２においては、円筒部材３２が、円筒部分３２ａとフランジ部分３２ｂとを備える。該円筒部材３２は、外殻チューブ２１に取り付けられ、外殻チューブ２１を保持する保持リング２２にも密着している。したがって、放熱器８から外殻チューブ２１を介して保持リング２２側に伝達する熱、および圧縮空間６から保持リング２２に直接伝達する熱を、フランジ部分３２ｂを介して円筒部分３２ａに効率良く伝熱させることができる。この結果、円筒部分３２ａの外周面に取り付けられる放熱用の外部熱交換器（図示なし）への熱伝達効率を向上させることができる。
【００９５】
（実施の形態８）
図１３は、本実施の形態に係るスターリング冷凍機において、放熱部に設置される円筒部材３３を示した単品図である。
【００９６】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態７に係るスターリング冷凍機の変形例であって、図１３に示すように、放熱部に設置される円筒部材（円筒部材３３）を複数（２つ）に分割した点で実施の形態７と異なる。
【００９７】
円筒部材３３を２つに分割することにより、該部材３３の外殻チューブ２１への取り付けが容易となる。
【００９８】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【００９９】
（実施の形態９）
図１４は、実施の形態９に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【０１００】
本実施の形態に係るスターリング冷凍機は、実施の形態１に係るスターリング冷凍機の変形例であって、外殻チューブ２１の両端に、たとえば銅などの良熱伝導体で作られた吸熱用の円筒体３４と放熱用の円筒体３５を備える点で実施の形態１と異なる。
【０１０１】
ここで、外殻チューブ２１と円筒体３４，３５とはロウ付けで接合される。円筒体３４には鏡板２０がロウ付けされ、円筒体３５は保持リング３６を介して本体外殻チューブ２３に接合される。なお、円筒体３５と保持リング３６とは、ロウ付けあるいは溶接にて接合されている。
【０１０２】
なお、それ以外の事項については、上述した各実施の形態と同様であるので、説明を省略する。
【０１０３】
図１４に示すように、円筒体３４（吸熱用）と円筒体３５（放熱用）の内側にはそれぞれ吸熱器７、放熱器８が密着して取り付けられているため、それぞれの部分で生じる熱が、スターリング冷凍機の外部に効率良く伝熱される。
【０１０４】
従来のスターリング冷凍機においては、吸熱用の熱交換器として用いられるキャップ部材は、棒状部材から切削加工により削り出して加工していた。このため、加工と材料の両方において無駄が多かった。これに対し、本実施の形態においては、円筒体３４，３５は円筒状部材からの切削加工で成形されているため、上記の加工および材料の無駄を極小化することができる。
【０１０５】
図１４においては、吸熱側および放熱側の両方に、銅などの良熱伝導体で作られた円筒部材から成形された円筒体を接合した例を示したが、これを吸熱側のみに採用した場合においても、該吸熱部において上記と同様の効果を奏する。
【０１０６】
なお、上述した各実施の形態の各々の特徴を組み合わせて複合された効果を得ることは、当初から予定されている。
【０１０７】
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】
【０１０８】
【図１】本発明の実施形態１に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【図２】図１において、外殻チューブと鏡板との間に設置される充填部材の単品図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図３】図１のスターリング冷凍機に設置される吸熱器の正面図である。
【図４】本発明の実施形態２に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【図５】本発明の実施形態３に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【図６】図５のスターリング冷凍機に設置される円筒部材の単品図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図７】本発明の実施形態４に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【図８】本発明の実施形態５に係るスターリング冷凍機の先端部の側断面図である。
【図９】図８のスターリング冷凍機に設置される有底円筒部材の単品図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図１０】図８のスターリング冷凍機に設置される有底円筒部材の変形例の単品図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図１１】本発明の実施形態６に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【図１２】本発明の実施形態７に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【図１３】本発明の実施形態８に係るスターリング冷凍機に設置されるフランジ付円筒部材の単品図であり、（ａ）は側断面図であり、（ｂ）は正面図である。
【図１４】本発明の実施の形態９に係るスターリング冷凍機の側断面図である。
【図１５】従来のスターリング冷凍機の側断面図である。
【符号の説明】
【０１０９】
１  シリンダ、２  ディスプレーサ、３  ピストン、４  リニアモータ、５  膨張空間、６  圧縮空間、７  吸熱器、７ａ  押付けリング（吸熱器用）、７ｂ  端部（吸熱器）８  放熱器、８ａ  押付けリング（放熱器用）、９  板バネ（ディスプレーサ用）、１０  板バネ（ピストン用）、１１  熱交換器（放熱用）、１２  熱交換器（吸熱用）、１３  再生器、１４  ロッド、１５，２１  外殻チューブ、１６，２３  本体外殻チューブ、１７，２４  本体カバー、１８  保持リング（熱交換器用）、１９  電源端子、２０  鏡板、２２  保持リング（外殻チューブ）、２５  充填部材、２５ａ  突出部、２６，２７  円筒部材、２８，２９  有底円筒部材、２８ａ  底面部分、２８ｂ  円筒部分、２９ａ  段差部分、３０  円筒部材（吸熱器側）、３１  円筒部材（放熱器側）、３２  円筒部材（フランジ付）、３２ａ  円筒部分、３２ｂ  フランジ部分、３３  円筒部材（２分割方式）、３４  円筒体（吸熱用）、３５  円筒体（放熱用）、３６  保持リング（放熱用円筒体）。
【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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