(57)【要約】    【課題】  蓄冷型冷凍機の冷却部に設けたディスプレイサの往復動を引起す振動源の作動を良好にすることで、長期間、安定した運転ができ、冷凍能力の安定した、冷却効率の高い蓄冷型冷凍機を提供すること。    【解決手段】  蓄冷型冷凍機１はディスプレイサ３７の往復動を引起す振動源４０を備え、振動源４０のケース４１にロッド４２を備えた支持部材４３を収納し、支持部材４３の両面とケース４１の両内面４１ａ、４１ｂとの間に回転可能な案内を備えた第１軸受４４、４５、第２軸受４６、４７を配備し、第１軸受４４、４５と第２軸受４６、４７の間にコイルバネ４８、４９を配備し、コイルバネ４８、４９の端部を各軸受４４、４５、４６、４７の円筒部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂに装着し、コイルバネ４８、４９のバネ力をディスプレイサ３７の中心軸Ａ方向に作用させる。【選択図】  図１
2009052866.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
作動ガスを圧縮する圧縮空間と、
前記圧縮空間で圧縮された前記作動ガスの熱を放熱する放熱器と、
前記放熱器を往復流動する前記作動ガスと熱交換する蓄冷器と、
前記蓄冷器で冷却された前記作動ガスを膨張させるディスプレイサを設けた膨張空間と、
前記ディスプレイサの往復動を引起す振動源と、を備える蓄冷型冷凍機であって、
前記振動源は、前記ディスプレイサの中心軸上に位置するロッドが貫通するケースと、前記ケースに収納され前記ロッドを配備した支持部材と、前記支持部材の両面に配備され回転可能な回転案内を備えた第１摺動部材と、前記ケースの両方の内面に配備され回転可能な回転案内を備えた第２摺動部材と、前記第１摺動部材と前記第２摺動部材との間に配備したコイルバネと、前記コイルバネに装着され前記ディスプレイサに作用する前記コイルバネのバネ力の方向を前記中心軸方向に向ける案内部とを備える、ことを特徴とする蓄冷型冷凍機。
【請求項２】
前記振動源は、前記ディスプレイサの背面の対面側に位置する固定部材に配備され、前記ロッドを前記ディスプレイサの背面に連結する、ことを特徴とする請求項１に記載の蓄冷型冷凍機。
【請求項３】
前記振動源は、前記ディスプレイサに配備され、前記振動源から前記ロッドが貫通する側に対面する連結部材に前記ロッドを連結する、ことを特徴とする請求項１に記載の蓄冷型冷凍機。
【請求項４】
前記案内部は、前記第１摺動部材および前記第２摺動部材の少なくとも一つに配備する、ことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の蓄冷型冷凍機。
【請求項５】
前記案内部は、前記第１摺動部材および前記第２摺動部材の内周に配備される、ことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の蓄冷型冷凍機。
【請求項６】
前記案内部は、円筒である、ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の蓄冷型冷凍機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばスターリング冷凍機あるいはパルス管冷凍機など、蓄冷器を使って冷凍を発生する蓄冷型冷凍機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来技術の蓄冷型冷凍機は、軸方向直線上を往復移動するリニアモータの可動部による作動気体の圧縮吸引を行う圧縮吸引部と、圧縮した作動気体を膨張させ冷凍を発生する冷却部とを有するスターリング冷却機であって、圧縮吸引部は可動部の周囲先端部に設けたばね受け部（材質、絶縁材のポリイミド樹脂）の両側にＬ形のリング座金（銅材に金メッキ）を嵌め込み、対の圧縮コイルばねをリング座金を介在して対向配置させるとともに、圧縮コイルばねを可動部の可動範囲において圧縮状態が維持され、リニアモータの可動コイルへの通電をリング座金と、圧縮コイルばねとを介して接続させ構成している。また、冷却部は圧縮吸引部における作動気体の送気または吸気によって軸方向直線上を往復移動する可動部の両側のばね受け座に対の圧縮ばねを対向配置させるとともに、圧縮コイルばねを可動部の可動範囲において圧縮状態が維持されるように設けている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
また、軸方向直線上を往復移動するリニアモータの可動部と、可動部による作動気体の圧縮吸引部とを備えるスターリング冷却機であって、可動部のピストンの背面端部側の両面に設けたばね受け部と、本体に固定されたばね受け座金および本体の円筒部の先端側底面との間に一対の圧縮コイルばねを配備し、一対の圧縮コイルばねは巻き方向が互いに反対方向に配置される（例えば、特許文献２）。
【０００４】
また、リニアモータで駆動されるピストンを備えた圧縮機であって、ピストン端部の円板の両面に固定結合される第１スプリング固定用支持部材、第２スプリング固定用支持部材と、第１スプリング固定用支持部材に対面するカバーに固定結合される第１スプリング支持用支持部材と、第２スプリング固定用支持部材に対面する内部積層鉄心の端面に固定結合される第２スプリング支持用支持部材と、第１スプリング固定用支持部材と第１スプリング支持用支持部材の間に介在する第１スプリングと、第２スプリング固定用支持部材と第２スプリング支持用支持部材の間に介在する第２スプリングとを備えて構成される。第１スプリング、第２スプリングの一端は、それぞれ第１スプリング支持用支持部材、第２スプリングと第２スプリング支持用支持部材に緩く支持される。第１スプリング、第２スプリングの他端は、第１スプリング固定用支持部材、第２スプリング固定用支持部材の縁部に掛合し固定される。（例えば、特許文献３。）。
【０００５】
また、ピストンヘッドと、リニアモータのアーマチャと、ガイドピストンとをボルトで結合したピストンと、ピストンが摺動するシリンダと、ガイドピストンが摺動するピストンガイドと、シリンダの外側に配備したリニアモータのステータとを備えるリニア圧縮機であって、ガイドピストンの内端面の円筒部と、ピストンガイドの端部に固定したスプリングサポートの円筒部とに、それぞれ一対のスプリングを対向して装着し、スプリングの対向した端面にそれぞれ滑り軸受機能を有するワッシャを介在し、それぞれのスプリングの端部の内径を支持部材の両方の円筒部に装着する（例えば、特許文献４。）。
【特許文献１】特開２００４−１２０８０号公報
【特許文献２】特開２００３−１８５２８３号公報
【特許文献３】特許第３０５８４１３号公報
【特許文献４】ＵＳ００５７２７９３２Ａ
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１によれば、冷却部では、可動部の両側のばね受け座に配備した対の圧縮ばねの端面は、ばねの収縮、弛緩よって生じるばねのねじり力（円周方向の力）によりばね受け座の座面を揺動摺動してばね受け座の座面に摺動傷を付け、その際、摩耗粉が発生する。また同様に、圧縮ばねの反対側の端面は、ばね受けスリーブのばね受け座と、本体部のばね受け座のそれぞれの座面を揺動摺動してばね受け座に摺動傷を付け、その際、摩耗粉が発生する。これらの摩耗粉は、各部の摺動部に噛み込み、冷凍機の故障、機械損失の増大よる効率低下、あるいはピストンの振幅減少による冷凍能力の低下を起こす問題がある。
【０００７】
圧縮吸引部では、リニアモータの可動部に配備した圧縮コイルばねの一方の端面が、リニアモータの可動部側のばね受け部の両側に嵌め込んだＬ形状のリング座金に配備される。Ｌ形状のリング座金は、リニアモータのコイルに圧縮コイルばねを介し、通電用のリード線が接続され、リード線の断線防止のため、リング座金は動かないように固定しなければならない。従って、ばねの収縮、弛緩によるねじり力により、前述の冷却部と同じように圧縮コイルばねは、リング座金の座面を揺動摺動してリング座金に摺動傷を付け、その際、摩耗粉が発生する。また、圧縮コイルばねの他方の端面も、本体部に配備した絶縁座に嵌め込まれるＬ形状の第１リング座金（銅材に金メッキ）に配備される。第１リング座金には、リニアモータのコイルのリード線が接続され、リード線の断線防止のため、第１リング座金は動かないように固定しなければならない。従って、第１リング座金からも同じように摩耗粉が発生する。これらの摩耗粉は、前述と同じように冷凍機の故障、機械損失の増大よる効率低下、あるいはピストンの振幅減少による冷凍能力の低下を起こす問題がある。
【０００８】
また、特許文献２によれば、可動部側のばね受け部は、一対の圧縮コイルばねの対向面側の端面からねじり力を受けるが、一対の圧縮コイルばねは巻き方向が互いに反対方向に配置されているので、互いにねじり力が打消し合い、圧縮コイルばねとばね受け部は互いに相対運動することはなく、摩耗粉は発生しない。しかし、圧縮コイルばねの他方の端面は、圧縮コイルばねのねじり力により、ばね受け部の座面を揺動摺動し、ばね受け部の座面に摺動傷をつける。その際、摩耗粉を発生し、前述と同じ問題がある。
【０００９】
また、特許文献３によれば、第１スプリング、第２スプリングが収縮、弛緩すると、第１スプリング固定用支持部材、第２スプリング固定用支持部材に掛合固定されている側の
第１スプリング、第２スプリングの端部は、第１スプリング固定用支持部材、第２スプリング固定用支持部材に対し動くことはなく摩耗粉は発生しない。しかし、第１スプリング支持用支持部材、第２スプリング支持用支持部材に緩やかに支持されている第１スプリング、第２スプリングの端部は、各スプリングのねじり力により第１スプリング支持用支持部材、第２スプリング支持用支持部材に対し揺動摺動し、第１スプリング支持用支持部材、第２スプリング支持用支持部材の面に摺動傷をつけ、その際、摩耗粉が発生し、前述と同じ問題がある。
【００１０】
また、特許文献４によれば、支持部材は、ワッシャを介在して一対のスプリングに支持されており、スプリングは曲げ剛性を持っているため、支持部材の質量とスプリングの曲げ剛性とで振動系を形成し、支持部材がピストンの摺動方向に対して直交方向に振れる横振れのおそれがある。横振れにより、スプリングの軸がひねり、ピストンヘッドと、ガイドピストンが摺動面に対しこじりながら摺動するので機械損失の増大とピストンヘッドの振幅減少の問題がある。
【００１１】
本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、摩耗粉の発生や機械損失を抑えて蓄冷型冷凍機の冷却部に設けたディスプレイサの往復動を引起す振動源の作動を良好にすることで、長期間、安定した運転ができ、冷凍能力の安定した、冷却効率の高い蓄冷型冷凍機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、作動ガスを圧縮する圧縮空間と、圧縮空間で圧縮された作動ガスの熱を放熱する放熱器と、放熱器を往復流動する作動ガスと熱交換する蓄冷器と、蓄冷器で冷却された作動ガスを膨張させるディスプレイサを設けた膨張空間と、ディスプレイサの往復動を引起す振動源と、を備える蓄冷型冷凍機であって、振動源は、ディスプレイサの中心軸上に位置するロッドが貫通するケースと、ケースに収納されロッドを配備した支持部材と、支持部材の両面に配備され回転可能な回転案内を備えた第１摺動部材と、ケースの両方の内面に配備され回転可能な回転案内を備えた第２摺動部材と、第１摺動部材と第２摺動部材との間に配備したコイルバネと、コイルバネに装着されディスプレイサに作用するコイルバネのバネ力の方向を中心軸方向に向ける案内部、とを備える。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明は、振動源は、ディスプレイサの背面の対面側に位置する固定部材に配備され、ロッドをディスプレイサの背面に連結する。
【００１４】
また、請求項３に記載の発明は、振動源は、ディスプレイサに配備され、振動源からロッドが貫通する側に対面する連結部材にロッドを連結する。
【００１５】
また、請求項４に記載の発明は、案内部は、第１摺動部材および第２摺動部材の少なくとも一つに配備する。
【００１６】
また、請求項５に記載の発明は、案内部は、第１摺動部材および第２摺動部材の内周に配備される。
【００１７】
また、請求項６に記載の発明は、案内部は、円筒である。
【発明の効果】
【００１８】
請求項１に記載の発明では、ディスプレイサの往復動を引起す振動源は、ケースに収納されロッドを配備した支持部材と、支持部材の両面に配備され回転可能な回転案内を備えた第１摺動部材と、ケースの両方の内面に配備され回転可能な回転案内を備えた第２摺動部材との間にそれぞれコイルバネを配備する。従って、コイルバネの収縮、弛緩よって生じるねじり力がコイルバネの両端に配備した第１摺動部材と第２摺動部材に作用する。コイルバネの端面と第１摺動部材との間の摩擦力は、第１摺動部材と支持部材との間の摩擦力より大きいく、またコイルバネの端面と第２摺動部材との間の摩擦力は、第２摺動部材とケースの内面との間の摩擦力より大きいので、コイルバネの端面は各摺動部材に対し摺動せず、各摺動部材の相手面である支持部材およびケースの内面に対し揺動摺動する。結果、従来技術のコイルバネ端面の摺動面への噛み込みによる摩耗粉の発生はなく、長期間、安定した運転ができ、冷凍能力の安定した、冷却効率の高い蓄冷型冷凍機を提供できる。
【００１９】
また、振動源は、コイルバネに装着されディスプレイサに作用するコイルバネのバネ力（圧縮力）の方向をディスプレイサの中心軸方向に向ける案内部を備えているので、コイルバネの収縮、弛緩によるバネ力はロッドの軸およびディスプレイサの中心軸に作用する。従って、コイルバネの収縮、弛緩のバネ力によるモーメントはディスプレイサとロッドに作用せず、ディスプレイサとロッドはスムーズに往復動し、従来技術のこじりによる機械損失が減少し、ディスプレイサの振幅が増大する。結果、冷凍能力が安定し、冷却効率が高くなる。
【００２０】
また、請求項２に記載の発明では振動源は、軸がディスプレイサの中心軸上に位置するようにディスプレイサ背面の対面側に位置する固定部材に配備され、ロッドをディスプレイサの背面に連結するので、請求項１と同じように作用し、同じ効果を生じる。
【００２１】
また、請求項３に記載の発明では、振動源は、ディスプレイサに配備され、振動源からロッドが貫通する側に対面する連結部材に軸がディスプレイサの中心軸上に位置するようにロッドを連結するで、請求項１と同じように作用し、同じ効果を生じるとともに、冷却部の軸方向の長さが短くなり、冷却部を小型にできる。
【００２２】
また、請求項４に記載の発明では、案内部は第１摺動部材および第２摺動部材の少なくとも一つに配備されるので、コイルバネの収縮、弛緩によるバネ力はロッドの軸およびディスプレイサの中心軸に作用する。従って、ディスプレイサあるいはロッドには、コイルバネの収縮、弛緩のバネ力よるモーメントが作用せず、ディスプレイサあるいはロッドがスムーズに往復動し、機械損失が減少し、ディスプレイサの振幅が増大する。結果、冷凍能力が安定し、冷却効率が高くなる。
【００２３】
また、請求項５に記載の発明では、案内部が第１摺動部材および第２摺動部材の内周に配備され、コイルバネの内径側を案内部の外周面に対し僅かな間隙を持って装着する。コイルバネが収縮するとコイルバネの内径寸法は制約されず拡がることでき、従来技術のコイルバネの軸ひなりは起こらず、ディスプレイサあるいはロッドはスムーズに往復動し、機械損失が減少し、ディスプレイサの振幅が増大する。結果、冷凍能力が安定し、冷却効率が高くなる。
【００２４】
また、請求項６に記載の発明では、案内部は円筒で、形状が単純であるので、第１摺動部材、第２摺動部材のコストが安くなる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に本発明の実施形態を図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００２６】
（実施例１）
図１は、本発明に係わる蓄冷型冷凍機の断面図である。蓄冷型冷凍機１は、圧縮部２と冷却部３０とを配管４を介し、それぞれに設けられた流路孔４ａ、４ｂに接続して構成し、作動ガスとしてヘリウム（作動ガス）が充填され、スターリング冷凍機１（蓄冷型冷凍機）が形成される。
【００２７】
圧縮部２は、圧縮シリンダ５と、圧縮シリンダ５の外周面に設けた流路孔４ａに対し対称位置に固定される一対のリニアモータ１０、２０の固定子１１、２１と、圧縮シリンダ５の内周面に摺動可能に配備されるリニアモータ１０、２０の可動体１２、２２とから形成される。固定子１１、２１は、磁性材の外ヨーク１１ａ、２１ａと、コイル１１ｂ、２１ｂを備える。可動体１２、２２は、磁性材の内ヨーク１２ａ、２２ａと、永久磁石１２ｂ、２２ｂと、圧縮ピストン１２ｃ、２２ｃと、調整部材１２ｄ、２２ｄとを備える。圧縮ピストン１２ｃと２２ｃの間には第１圧縮空間６（圧縮空間）が形成され、圧縮ピストン１２ｃ、２２ｃの第１圧縮空間６の反対側にはそれぞれバッファ空間１３、２３が形成される。バッファ空間１３と２３は容積が同じで、またリニアモータ１０と２０は同一である。
【００２８】
冷却部３０は、配管４を介在して圧縮部２の圧縮空間６に連通する流路４ｂと第２圧縮空間３１（圧縮空間）に連通する流路４ｄとが流路４ｃで合流し、順次、流路４ｃ、放熱器３２、蓄冷器３３、吸熱器３４、流路３４ａ、膨張空間３５とが連通して作動空間を形成すると共に、膨張空間３５を形成するディスプレイサ３７の振動力を引起す振動源４０を備える。
【００２９】
膨張空間３５は、シリンダ３６と、シリンダ３６の内周面を摺動するディスプレイサ３７の前面３７ａと、蓄冷器３３を形成する圧力容器３８とから形成される。
【００３０】
第２圧縮空間３１は、シリンダ３６の常温部３６ａと、ディスプレイサ３７の背面３７ｂと、ディスプレイサ３７の背面３７ｂの中心に連結される振動源４０のロッド４２とから形成され、シリンダ３６の常温側に設けた多数個の流路孔４ｄと、リング状の流路４ｃを通って放熱器３２に連通する。
【００３１】
蓄冷器３３は、金網などの蓄冷材エレメント３３ａを積層して形成され、蓄冷材エレメント３３ａと蓄冷器３３を流動するヘリウムとが熱交換する。放熱器３２は、ヘリウムの圧縮熱を外部に排熱する。吸熱器３４は圧力容器３８の壁を介して被冷却体５０が熱接触し冷却される。尚、吸熱器３４を配備しない場合は、圧力容器３８の低温部３８ａが吸熱器となる。
【００３２】
図２は、図１の振動源４０の拡大図である。振動源４０は、シリンダ３６の常温部３６ａ（固定部材）に配備され、軸が中心軸Ａ上に位置するロッド４２を配備した支持部材４３を収納するケース４１を備え、ケース４１の内周面４１ｄの軸は中心軸Ａ上に位置する。
【００３３】
支持部材４３は、円板形状の鍔部４３ｃと、鍔部４３ｃの両面中央の円柱部４３ａ、４３ｂとを備え、支持部材４３の円柱部４３ａ、４３ｂの軸は、ディスプレイサ３７の中心軸Ａ上に位置する。支持部材４３は、鍔部４３ｃの両面に樹脂摺動材の第１軸受４４、４５（第１摺動部材）が配備される。
【００３４】
第１軸受４４、４５は断面がＬ形状で軸が中心軸Ａ上に位置し、円板部４４ａ、４５ａと、円板部４４ａ、４５ａの内周側の円筒部４４ｂ、４５ｂとからなり、円筒部４４ｂ、４５ｂの内周面４４ｃ、４５ｃ（回転案内）は、それぞれ支持部材４３の円柱部４３ａ、４３ｂの外周面に僅かな間隙を持って篏合し、中心軸Ａ回りにスムーズに回転できる。
【００３５】
ケース４１の内面４１ａ、４１ｂには、樹脂摺動材の第２軸受４６、４７（第２摺動部材）が配備される。第２軸受４６、４７は断面がＬ形状で軸が中心軸Ａ上に位置し、円板部４６ａ、４７ａと、円板部４６ａ、４７ａの内周側の円筒部４６ｂ、４７ｂとからなり、円板部４６ａ、４７ａの外周面４６ｃ、４７ｃ（回転案内）は、それぞれケース４１の内周面４１ｄに僅かな間隙を持って篏合し、中心軸Ａ回りにスムーズに回転できる。
【００３６】
第１軸受４４と第２軸受４６の間には、コイルバネ４８が配備され、コイルバネ４８の両端の内径は第１軸受４４の円筒部４４ｂ（案内部）の外周面および第２軸受４６の円筒部４６ｂ（案内部）の外周面に僅かな間隙を持って装着される。同様に、第１軸受４５と第２軸受４７の間には、コイルバネ４９が配備され、コイルバネ４９の両端の内径は第１軸受４５の円筒部４５ｂ（案内部）の外周面および第２軸受４７の円筒部４７ｂ（案内部）の外周面に僅かな間隙を持って装着される。このようにして一対のコイルバネ４８と４９は支持材４３を介在し互いに対向配備され、各円筒部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂがコイルバネ４８、４９の収縮、弛緩によるバネ力を中心軸Ａに向ける案内部となる。
【００３７】
ケース４１の内面４１ａの中心に設けた孔には、樹脂摺動材のリング４１ｃが挿入固定され、ロッド４２がリング４１ｃの内周面に対し微小間隙を持って貫通し、ロッド４２の端部はディスプレイサ３７の背面３７ｂの中心に連結される。リング４１ｃは、軸受とヘリウムをシールするクリアランスシールの機能を有する。
【００３８】
尚、前述の説明では、第１軸受４４、４５の材質は樹脂摺動材であったが、支持器４３を樹脂摺動材にし第１軸受４４、４５を金属にしても良い。
【００３９】
次に、本発明の作用と効果について説明する。
【００４０】
ディスプレイサ３７と、可動体１２、２２は、後述するように、それぞれバネ・質量の固有の共振周波数を持つ振動系を形成しており、調整質量１２、２２の質量を増減して可動体１２、２２の共振周波数をディスプレイサ３７の共振周波数に合わせることにより、第１圧縮空間６と第２圧縮空間３１を合計した容積に対し膨張空間３５の容積は略９０度位相が進み、少ない電力で大きな冷凍量が得られ、効率よく冷却ができる。
【００４１】
前述の合わせた共振周波数の電流をリニアモータ１０、２０に通電すると可動体１２、２２が往復動し、これに伴いディスプレイサ３７が往復動し、コイルバネ４８、４９はコイルバネ４８、４９の収縮、弛緩よってバネ力とねじり力が生じる。ここで、バネ力は、コイルバネ４８、４９の軸方向の圧縮力であり、ねじり力はバネの巻き方向の力（円周方向の力）である。軸方向の圧縮力、即ちバネ力は、前述のディスプレイサ３７の往復動を引起す力となり、コイルバネ４８、４９のねじり力は、それぞれ第１軸受４４、４５と第２軸受４６、４７を揺動摺動させる回転力として作用する。
【００４２】
第１軸受４４、４５の円筒部４４ｂ、４５ｂの内周面は、僅かな間隙を持って支持器４３の円柱部４３ａ、４３ｂに篏合しているので第１軸受４４、４５の回転軸は中心軸Ａに合う。また第２軸受４６、４７の円板部４６ａ、４７ａの外周面は、ケース４１の内周面４１ｄに僅かな間隙を持って篏合しているので第２軸受４６、４７の中心は中心軸Ａに合う。
【００４３】
前述の回転力が作用すると、コイルバネ４８の一方の端面と第１軸受４４との間の摩擦力は、第１軸受４４と支持部材４３の鍔部４４ｃとの間の摩擦力より大きいので、コイルバネ４８の一方の端面は第１軸受４４面上を摺動せず、第１軸受４４が支持部材４３の鍔部４４ｃ面上をディスプレイサ３７の中心軸Ａ回りにスムーズに揺動摺動する。同じように、コイルバネ４８の他方の端面と第２軸受４６との摩擦力は、第２軸受４６とケース４１の内面４１ａとの摩擦力より大きいので、コイルバネ４８の他方の端面は第２軸受４６面上を摺動せず、第２軸受４６がケース４１の内面４１ａを中心軸Ａ回りにスムーズに揺動摺動する。また、第１軸受４５、第２軸受４７は、上述と同じように作用する。従って、各軸受４４、４５、４６、４７がスムーズに揺動摺動することで第１軸受４４、第２軸受４６とコイルバネ４８、そして第１軸受４５、第２軸受４７とコイルバネ４９には、従来技術のコイルバネ端面の摺動面への噛み込みによる摩耗粉の発生はなく、長期間、安定した運転ができ、冷凍能力の安定した、冷却効率の高い蓄冷型冷凍機１を提供できる。
【００４４】
また、コイルバネ４８、４９の一方の端部の内径は、第１軸受４４、４５の円筒部４４ｂ、４５ｂの外周面に対し僅かな間隙を持って装着され、他方の端部の内径は第２軸受４６、４７の円筒部４６ｂ、４７ｂの外周面に対し僅かな間隙を持って装着される。即ち、各円筒部４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂがコイルバネ４８、４９の収縮、弛緩によるバネ力を中心軸Ａに向ける案内部として作用する。従って、コイルバネ４８、４９の収縮、弛緩によるバネ力の方向は、中心軸Ａ上にあるので、ロッド４２あるいはディスプレイサ３７に収縮、弛緩のバネ力よるモーメントは作用せず、ロッド４２あるいはディスプレイサ３７は、スムーズに往復動し、従来技術のこじりながら往復動することはなく、機械損失が減少し、ディスプレイサ３７の振幅が増大する。結果、冷凍能力が安定し、冷却効率が高くなる。
【００４５】
円筒部４４ｂ、４５ｂと、円筒部４６ｂ、４７ｂは、ともに第１軸受４４、４５および第２軸受４６、４７の内周に配備されるので、コイルバネ４８、４９の内径を円筒部４４ｂ、４５ｂと円筒部４６ｂ、４７ｂの外周面に対し僅かな間隙を持って装着することで、コイルバネ４８、４９が収縮すると間隙は拡がり、コイルバネ４８、４９の内径寸法は制約されず拡がることができ、従来技術のコイルバネの軸のひなりは起こらず、ディスプレイサ３７あるいはロッド４２がスムーズに往復動し、機械損失が減少し、ディスプレイサ３７の振幅が増大する。結果、冷凍能力が安定し、冷却効率が高くなる。
【００４６】
また、４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂは円筒であるので、形状が単純でコストが安くなる。
【００４７】
次に、ディスプレイサ３７と、可動体１２、２２のバネ・質量の振動系について説明する。リニアモータ１０、２０の磁気バネと、圧縮空間６のガスバネと、バッファ空間１３、２３のガスバネとの合成バネと、可動体１２、２２の質量とでバネ・質量の固有の共振周波数を持つ振動系を形成し、この共振周波数の電流をリニアモータ１０、２０に通電すると可動体１２、２２の往復動のストロークが大きくなり、圧縮空間６で効率よくヘリウムを圧縮する。
【００４８】
可動体１２、２２の往復動するとヘリウムが同じ周波数の圧力変動を生じ、ディスプレイサ３７が同じ周波数で往復動する。即ち、ディスプレイサ３７には、ディスプレイサ３７の前面３７ａと背面３７ｂに作用する圧力による力と、ロッド４２の下端面に作用する圧力（ケース４１内の圧力）による力と、コイルバネ４８、４９の収縮、弛緩で生じるバネ力の合力が、以下に述べる合計質量の慣性力と釣合い、往復動する。この場合、ディスプレイサ３７の前面３７ａと背面３７ｂの圧力はほぼ等しく、またロッド径は、小さいのでガスバネのバネ定数はコイルバネのバネ定数に比べ十分小さいので、コイルバネ４８、４９が主体となってディスプレイサ３７の往復動の振動を引起す。
【００４９】
ディスプレイサ３７は、コイルバネ４８、４９と、膨張空間３５のガスバネと、第２圧縮空間３１のガスバネと、ケース４１内のガスバネとの合成バネと、ディスプレイサ３７の質量、ロッド４２の質量、保持器４３の質量と、第１軸受４４、４５の質量とを合計した合計質量とで、バネ・質量の固有の共振周波数を持つ振動系を形成し、この共振周波数でディスプレイサ３７の往復動のストロークが大きくなり、膨張空間３５で大きな冷凍量を発生する。
【００５０】
蓄冷型冷凍機１は、次のようにして冷凍を発生する。可動体１２、２２とディスプレイサ背面３７ｂにより圧縮行程で圧縮された第１圧縮空間６と第２圧縮空間３１のヘリウムは、放熱器３２、蓄冷器３３で冷却され、ディスプレイサ前面３７ａの膨張行程で膨張し、膨張空間３５で冷凍を発生する。次いで、ディスプレイサ前面３７ａの吐出行程（圧縮行程）で膨張空間３５から流出するヘリウムは、蓄冷器３３で温められ第１圧縮空間６と第２圧縮空間３１に戻り、スターリング冷凍機の１サイクルを終了する。
【００５１】
（実施例２）
図３は、本発明に係わる他の蓄冷型冷凍機の断面図である。尚、図３の圧縮部、配管、流路、放熱器、蓄冷器、吸熱器、圧力容器の構成は、図１と同じであるので図１の符号を付す。蓄冷型冷凍機６０は、圧縮部２と冷却部７０とを配管４を介し、それぞれに設けられる流路孔４ａ、４ｂに配管４を接続して構成し、ヘリウム（作動ガス）が充填され、位相調整器として後述するディスプレイサ７７を使ったパルス管冷凍機６０（蓄冷型冷凍機）を形成する。
【００５２】
冷却部７０は、第１圧縮空間６（圧縮空間）に連通する流路４ｂと、第２圧縮空間７１（圧縮空間）に連通する流路４ｄとが流路４ｃで合流し、順次、流路４ｃ、放熱器３２、蓄冷器３３、吸熱器３４、流路３４ａ、膨張空間７５とが連通して形成される作動回路と、膨張空間７５を形成するディスプレイサ７７に隣接して形成されるガスピストン７８とからなり、ディスプレイサ７７の往復動を引起す振動源８０を備える。
【００５３】
膨張空間７５は、シリンダ７６と、シリンダ７６の内周面を摺動するディスプレイサ７７の前面７７ａの上部に形成される図示一点鎖線のガスピストン７８と、蓄冷器３３を形成する圧力容器３８とから形成される。ディスプレイサ７７は、樹脂摺動材のピストン部７７ｃの開口部に樹脂摺動材のキャップ７７ｄがねじ込まれ形成され、図１のディスプレイサ３７のように低温側まで伸びず短く、ディスプレイサ７７の長さは前面７７ａの温度が低温と常温の中間の温度になる長さで、ディスプレイサ７７はガスピストン７８の位相を決める位相調整器として機能する。
【００５４】
第２圧縮空間７１（圧縮空間）は、シリンダ７６の常温部７６ａと、ディスプレイサ７７の背面７７ｂと、ディスプレイサ７７の背面７７ｂの中心に設けた孔７７ｅを通り、振動源８０に配備したロッド８２とから形成され、シリンダ７６の常温側に設けた多数個の流路孔４ｄと、リング状の流路４ｃを通って放熱器３２に連通する。第１圧縮空間６は、順次、流路孔４ａ、配管４、流路孔４ｂ、流路４ｃを通って放熱器３２に連通する。
【００５５】
図４は、図３の振動源８０の拡大図である。振動源８０は、ディスプレイサ７７の常温部に配備され、ディスプレイサ７７の常温部が振動源８０のケース８１となる。ケース８１は、ロッド８２を配備した支持部材８３を収納する。
【００５６】
支持部材８３は、円板形状の鍔部８３ｃと、鍔部８３ｃの両面中央の円柱部８３ａ、８３ｂを備える。ロッド８２の軸と支持部材８３の円柱部８３ａ、８３ｂの軸は、ディスプレイサ７７の中心軸Ｂ上に位置する。支持部材８３は、鍔部８３ｃの両面に樹脂摺動材の第１軸受８４、８５（第１摺動部材）が配備される。
【００５７】
第１軸受８４、８５は、軸が中心軸Ｂ上に位置し、断面がＬ形状で、円板部８４ａ、８５ａと、円板部８４ａ、８５ａの内周側の円筒部８４ｂ、８５ｂからなり、円筒部８４ｂ、８５ｂの内周面８４ｃ、８５ｃ（回転案内）は、それぞれ支持部材８３の円柱部８３ａ、８３ｂの外周面に僅かな間隙を持って篏合し、中心軸Ｂ回りにスムーズに回転できる。
【００５８】
ケース８１は、内周面８１ｄの軸が中心軸Ｂ上に位置し、内側両端の内面８１ａ、８１ｂには第２軸受８６、８７（第２摺動部材）が配備される。第２軸受８６、８７は、軸が中心軸Ｂ上に位置し、断面がＬ形状で、円板部８６ａ、８７ａと、円板部８６ａ、８７ａの内周側の円筒部８６ｂ、８７ｂからなり、円板部８６ａ、８７ａの外周面８６ｃ、８７ｃ（回転案内）は、ケース８１の内周面８１ｄに僅かな間隙を持って篏合し、第２軸受８６、８７は中心軸Ｂ回りにスムーズに回転できる。
【００５９】
第１軸受８４と第２軸受８６の間には、コイルバネ８８が配備され、コイルバネ８８の両端の内径は、それぞれ第１軸受８４の円筒部８４ｂ（案内部）の外周面、第２軸受８６の円筒部８６ｂ（案内部）の外周面に僅かな間隙を持って装着される。同様に、第１軸受８５と第２軸受８７の間には、コイルバネ８９が配備される。コイルバネ８９の両端の内径は、それぞれ第１軸受８５の円筒部８５ｂ（案内部）の外周面、第２軸受８７の円筒部８７ｂ（案内部）の外周面に僅かな間隙を持って装着される。このようにして一対のコイルバネ８８、８９は、支持部材８３を介在し互いに対向配備され、各円筒部８４ｂ、８５ｂ、８６ｂ、８７ｂがコイルバネ８８、８９のバネ力をディスプレイサ７７の中心軸Ｂに向ける案内部となる。
【００６０】
ロッド８２は、ディスプレイサ７７の背面７７ｂの中心に設けた孔７７ｅに対し微小間隙を持ってケース８１から突出し、ロッド８２の軸がディスプレイサ７７の中心軸Ｂに位置するようにシリンダ７６の常温部７６ａ（連結部材）の内面中心に連結される。孔７７ｅは、軸受とヘリウムをシールするクリアランスシールの機能を有する。
【００６１】
次に、本発明の作用と効果について説明する。
【００６２】
振動源８０が、図１の振動源４０と異なる点の一つは、振動源８０をディスプレイサ７７に配備したこである。即ち、図１の場合、ケース４１がシリンダ３６の常温部３６に固定されているので、支持部材４３と、ロッド４２と、ディスプレイサ３７とが一体となって往復動するのに対し、図３の場合は、ロッド８２をシリンダ７６の常温部７６ａの内面中心に連結するので、コイルバネ８８、８９の収縮、弛緩によるバネ力は第２軸受８６、８７を介在してケース８１、即ちディスプレイサ７７に伝達され、ディスプレイサ７７が往復動することである。
【００６３】
振動源８０の作用は、図１の振動源４０の作用と同様で、同じ理由により、長期間、安定した運転ができ、冷凍能力の安定した、冷却効率の高い蓄冷型冷凍機６０を提供できる。
【００６４】
また、振動源８０をディスプレイサ７７に配備したこで、冷却部７０の長さが短くなり、冷却部７０が小型になる。
【００６５】
また、他の異なる点は、膨張空間７５がガスピストン７８で形成されることである。即ち、図１の膨張空間３５は、固体ピストンであるディスプレイサ３７で形成され、ディスプレイサ３７の体積はヘリウムの圧力変動に無関係で常に一定であるが、図３の場合は、膨張空間７５がガスピストン７８で形成されるので、ガスピストン７８の質量は一定値で変化しないが、体積はヘリウムの圧力変動に伴い体積が増減する。
【００６６】
冷凍発生の作用は、ガスピストン７８の体積がヘリウムの圧力変動に伴い増減する以外は図１と同じである。また、ディスプレイサ７７が低温側まで伸びていないので、図１と同じ圧力振幅を得るにはヘリウムの封入圧力を高くしなければならないが、ディスプレイサ７７がシリンダ７６の低温側で接触することはなく、膨張空間７５でのディスプレイサの接触による摩擦熱の熱損失は発生しない。結果、冷凍能力の安定した、冷却効率の高い蓄冷型冷凍機６０を提供できる。
【００６７】
尚、ディスプレイサ７７の長さを更に短くし、ディスプレイサ７７の前面７７ａがほぼ常温なるようにしても良い。この場合、ディスプレイサ７７が振動源８０のケース８１となる。また、図１のディスプレイサ３７の長さを短くして、ガスピストンを形成しても良く、この場合、ディスプレイサ３７の前面３７ａの上にガスピストンが形成され、スターリング冷凍機はパルス管冷凍機となる。
【００６８】
（実施例３）
図５は、本発明に係わるの蓄冷型冷凍機の振動源の断面を拡大した図で、図１に示される振動源４０の他の実施例である。図５において、図１の振動源４０と同じ形状の部材は同じ符号を付す。図５の振動源９０が図１の振動源４０異なる点は、図５の第１（第１摺動部材）９４、９５と、第２軸受９６、９７（第２摺動部材）が、それぞれ図１の第１軸受４４、４５と第２軸受４６、４７と異なることである。即ち、樹脂摺動材の第１軸受９４、９５は、軸がディスプレイサ３７の中心軸Ａ上に位置し、断面がＬ形状でそれぞれ円板部９４ａ、９５ａと、円板部９４ａ、９５ａの外周側に円筒部９４ｂ、９５ｂとを備える。円板部９４ａ、９５ａの内周面９４ｃ、９５ｃ（回転案内）は支持部材４３の円筒部４３ａ、４３ｂの外周面に対し僅かな間隙を持って篏合し、ディスプレイサ３７の中心軸Ａ回りにスムーズに摺動回転できる。同様に、樹脂摺動材の第２軸受９６、９７は、軸がディスプレイサ３７の中心軸Ａ上に位置し、断面がＬ形状で円板部９６ａ、９７ａと、円板部９６ａ、９７ａの外周側に円筒部９６ｂ、９７ｂとを備える。円筒部９６ｂ、９７ｂの外周面９６ｃ、９７ｃ（回転案内）がケース４１の内周面４１ｄに対し僅かな間隙を持って装着され、ディスプレイサ３７の中心軸Ａ回りにスムーズに摺動回転できる。
【００６９】
第１軸受９４の円板部９４ａと第２軸受９６の円板部９６ａの間にコイルバネ４８が配備され、コイルバネ４８の両端の外径がそれぞれ第１軸受９４の円筒部９４ｂ（案内部）の内周面、第２軸受９６の円筒部９６ｂ（案内部）の内周面に微小隙間を持って装着される。同様に、第１軸受９５の円板部９５ａと第２軸受９７の円板部９７ａの間にコイルバネ４９配備され、コイルバネ４９の両端の外径が、それぞれ第１軸受９５の円筒部９５ｂ（案内部）の内周面、第２軸受９７の円筒部９７ｂ（案内部）の内周面に微小隙間を持って装着される。この場合、各円筒部９４ｂ、９５ｂ、９６ｂ、９７ｂがコイルバネ４８、４９の収縮、弛緩によるバネ力を中心軸Ａに向ける案内部となる。
【００７０】
第１軸受９４、９５の円筒部９４ｂ、９５ｂと、第２軸受９６、９７の円筒部９６ｂ、９７ｂは、それぞれ円板部９４ａ、９５ａの外周側と、円板部９６ａ、９７ａ外周側に設けてあり、コイルバネ４８、４９が収縮すると、コイルバネ４８、４９と各円筒部９４ｂ、９５ｂ、９６ｂ、９７ｂの間隙は縮まるので、コイルバネ４８、４９の最大収縮状態で僅かな間隙を確保しなければならない。振動源９０の他の作用、効果は、図１の振動源４０作用、効果と同様である。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明に係わる第１実施例の蓄冷型冷凍機の断面図である。
【図２】図１の振動源の拡大断面図である。
【図３】本発明に係わる第２実施例の蓄冷型冷凍機の断面図である。
【図４】図３の振動源の拡大図である。
【図５】本発明に係わる第３実施例の拡大断面図である。
【符号の説明】
【００７２】
１、６０  蓄冷型冷凍機
６  第１圧縮空間（圧縮空間）
３１、７１  第２圧縮空間（圧縮空間）
３２  放熱器
３３  蓄冷器
３５、７５  膨張空間
３６ａ  常温部（固定部材）
３７、７７  ディスプレイサ
３７ｂ  背面
４０、８０、９０  振動源
４１、８１  ケース
４３、８３  支持部材
４２、８２  ロッド
４８、４９、８８、８９  コイルバネ
４４、４５、８４、８５、９４、９５  第１軸受（第１摺動部材）
４４ｃ、４５ｃ、８４ｃ、８５ｃ、９４ｃ、９５ｃ  内周面（回転案内）
４６、４７、８６、８７、９６、９７  第２軸受（第２摺動部材）
４６ｃ、４７ｃ、８６ｃ、８７ｃ、９６ｃ、９７ｃ  外周面（回転案内）
４４ｂ、４５ｂ、４６ｂ、４７ｂ、８４ｂ、８５ｂ、８６ｂ、８７ｂ、９４ｂ、９５ｂ、９６ｂ、９７ｂ  円筒部（案内部）
７６ａ  シリンダの常温部（連結部材）
Ａ、Ｂ  中心軸
【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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