JP3685632B2 - スターリング熱機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品流通、環境試験、医療、バイオ産業、半導体製造等の産業用、あるいは家庭用機器等のあるゆる産業分野の冷凍、冷却に使用できるスターリング冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、地球環境問題におけるフロン代替の冷凍装置として、又従来の冷却装置より使用温度が広範囲で、従って、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラー等の業務用又は家庭用の冷熱利用機器をはじめとして、低温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細胞保存装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置等のあらゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能な、コンパクトで、しかも成績係数が高く、エネルギー効率が良好となる冷凍機として、スターリング冷凍機が脚光を浴びている。
【０００３】
図１は、スターリング冷凍機１の全体概略図を示すものであり、ハウジング２内において、モータ３により動作するクランクシャフト４のクランク部５、６に夫々クロスガイドヘッド７、８を介して圧縮ピストンロッド９と膨張ピストンロッド１０が連結されている。これらの圧縮ピストンロッド９と膨張ピストンロッド１０を介して、圧縮ピストン１１と膨張ピストン１２が位相差をもって夫々圧縮シリンダ１３と膨張シリンダ１４内を往復動し、これによって作動ガスの圧縮と膨張を行ない、圧縮シリンダ１３の高温室（圧縮室）１５と膨張シリンダ１４の低温室（膨張室）１６との間に再生器１７を介して配設された放熱用熱交換器（高温側熱交換器）１８と冷却用熱交換器（低温側熱交換器）１９とにより、夫々放熱用冷媒及び冷熱冷媒と、作動ガスとの熱交換が行なわれる。
【０００４】
ところで、ピストンロッド９、１０に沿ってクランク室から油やオイルミストが上昇する、いわゆる油上がりという問題がある。この油上がりは、油やオイルミストが圧縮シリンダや膨張シリンダに入るとその内面に付着し、又熱により炭化してスターリング冷凍機の性能及び耐久性を著しく低減させる。この油上がりの問題を解決するために、従来、圧縮ピストンロッド９と膨張ピストンロッド１０は、オイルシール２０、２１によりシールされている。
【０００５】
ところで、このオイルシールについては、構造及び材料面でいろいろな開発が行なわれているが、必ずしもシール性能、耐久性において十分とはいえず、又ロールソックスタイプのシールシステムも提案されているが、耐久性において十分とはいえない現況である。
【０００６】
又、スターリング冷凍機が運転しているとクランク室２６は、温度が上昇してその内部圧力は上昇する。このクランク室の圧力上昇は、上記オイルシールに機械的に負担をかけ劣化の原因となり、その圧力により上記油上がりを助長し、性能上も悪影響を与えるという問題があった。又、圧縮ピストン及び膨張ピストンの往復動により、その背面側に圧力変動が生じ、オイルシールへ悪影響を生じるという問題もあった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記スターリング冷凍機特有の諸問題を解決することを目的とするものであり、本発明の課題は次のとおりである。
（１）油上がりを防止し、かつ長寿命なピストンロッドのオイルシール用ベローズを実現し、スターリング冷凍機の性能及び寿命を向上する。
（２）クランク室の温度上昇に伴う圧力上昇は、一般的なオイルシールを採用してもその劣化や油上がりを防げず、又上記オイルシール用ベローズを採用しても、その内外圧力差を生じてベローズ自体や冷凍機性能に悪影響を及ぼすが、このクランク室の温度上昇に伴う圧力上昇を、圧力調整用ベローズを有するバッファタンクを採用することで解決する。
（３）オイルシールや冷凍機性能に悪影響を及ぼす圧縮又は膨張するピストンの背面側に生じる圧力変動の問題を、圧力調整用ベローズ付き又は無しのバッファタンクを採用することで、解消する。
（４）上記ピストンの背面側に生じる圧力変動の問題を、クランク室を有するハウジング内の空間を利用して解消する。具体的には、上記ピストンの背面側を油捕捉装置を介してクランク室を有するハウジング内の空間に連通して解消する。
この場合、油捕捉装置調整用絞り装置を並用する（直列に並べて用いる）こともある。
【０００９】
【課題を解決する手段】
本発明は上記課題を解決するために、クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間との間に、上記背面側の空間内の圧力変動及び上記ハウジング内の圧力上昇を吸収するためのバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、上記バッファタンクは、その内部に、圧力調整用ベローズが配設されて、該圧力調整用ベローズの開口側の室と閉止壁側の室に区画されており、上記開口側の室及び閉止壁側の室は、夫々上記ピストンの背面側の空間、又は上記ハウジング内の空間のいずれか一方の空間に連通していることを特徴とするスターリング熱機関を提供する。
【００１０】
さらに、本発明は上記課題を解決するために、クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを、上記背面側の空間の圧力変動を吸収するために、油捕捉装置を介して連通して設けたことを特徴とするスターリング熱機関を提供する。
【００１１】
さらに、本発明は上記課題を解決するために、クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間に、上記背面側の空間の圧力変動を吸収するためのバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、上記バッファタンクと上記ハウジング内の空間の間に、油捕捉装置又は油捕捉装置と圧力調整用絞り装置を連通して設け、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを圧力調整できるようにしたことを特徴とするスターリング熱機関を提供する。
【００１２】
さらに、本発明は上記課題を解決するために、クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、上記オイルシールとして、上記オイルシール用ベローズに加えて上記ピストンロッドに圧接する環状の耐圧仕様のオイルシールをクランク室頂部の開口に設け、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記オイルシール用ベローズで形成されるシール室との間に、上記ピストンの背面側に生じる無効な圧力変動と上記シール室に生じる無効な圧力変動を低減させるためにバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、上記バッファタンクは、その内部に、圧力調整用のベローズが配設されて、上記圧力調整用ベローズの開口側の室と閉止壁側の室に区画されており、上記開口側の室及び閉止壁側の室は、夫々上記ピストンの背面側の空間か、又は上記シール室のいずれか一方の空間に連通していることを特徴とするスターリング熱機関を提供する。
【００１４】
さらに、本発明は、上記課題を解決するために、クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、
上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、上記ピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間との間に、上記背面側の空間内の圧力変動と上記ハウジング内の圧力上昇を吸収するためのバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、上記バッファタンクと上記ハウジング内の空間の間に、油補足装置又は油捕捉装置と圧力調整用絞り装置を連通して設け、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを圧力調整できるようにしたことを特徴とするスターリング熱機関を提供する。
【００１５】
さらに、本発明は、上記課題を解決するために、クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通するクランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、上記ピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを、上記背面側の空間の圧力変動を吸収するために、油捕捉装置を介して連通したことを特徴とするスターリング熱機関を提供する。
【００１６】
そして、上記圧力調整用ベローズは、一本のベローズ又は一対の互いに対向する対向型ベローズから成るような構成としてもよい。
【００１７】
そして、上記圧力調整用ベローズの閉止壁に対してばねにより圧縮力が加えられている構成としてもよい。
【００１８】
そして、上記圧力調整用ベローズは、バッファタンクに対してガイド部材により案内され、撓むことなく円滑に伸縮するような構成としてもよい。
【００１９】
そして、上記バッファタンクは１又は２以上配設されている構成としてもよい。
【００２２】
そして、上記スターリング熱機関は、スターリング冷凍機又はスターリングエンジンとして適用してもよい。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（実施例１）
本発明の実施の形態をスターリング冷凍機に関する実施例１〜９に基づき図面を参照して以下に説明する。図２は本発明に係るスターリング冷凍機の実施例１を示す図である。実施例１のスターリング冷凍機２２Ａの概要は、まず、油上がり防止のためにオイルシール用ベローズを設けた構成を特徴とし、さらに、クランク室と連通する圧力調整用ベローズ付きバッファタンクを設け、このオイルシール用ベローズに対する、クランク室の温度上昇に起因するハウジング内空間の圧力上昇並びに圧縮ピストン及び膨張するピストンの背面側の空間の圧力変動を吸収する構成を特徴とする。
【００２４】
これを詳細に説明すると、図２において、スターリング冷凍機２２Ａのハウジング２３は、鋳物で形成され、ハウジング２３内は、区画壁２４によってモータ室２５とクランク室２６とに区画され、このモータ室２５には正逆回転可能なモータ２７が、クランク室２６には、モータ２７の回転動作を往復動に変換する回転往復変換機構部２８が夫々配設されている。モータ室２５及びクランク室２６は、夫々蓋２９、３０で閉止されている。
【００２５】
ハウジング２３内には、区画壁２４を貫通し、軸受３１、３２、３３に軸支されたクランクシャフト３４が回転可能に配置されている。モータ２７は、ステータ３５とロータ３６とから構成され、このロータ３６の中央にクランクシャフト３４が固定されている。
【００２６】
回転往復変換機構部２８は、クランク室２６内に延びたクランクシャフト３４のクランク部３７、３８と、このクランク部３７、３８に連結されたコンロッド３９、４０と、このコンロッドの先端に取り付けられたクロスガイドヘッド４１、４２とで構成され、スターリング冷凍機２２Ａの駆動伝達手段として機能している。
【００２７】
クロスガイドヘッド４１、４２は、ハウジング２３のシリンダの内壁に設けられたクロスガイドライナ４３、４４内を往復動可能に配置されている。クランク部３７、３８は、モータ２７の正転時にクランク３８がクランク３７より先行して移動するように、位相差を付けて形成されている。この位相差は、一般的には約９０度の位相差が採用される。
【００２８】
スターリング冷凍機２２Ａのハウジング２３のクランク室２６の上部には、圧縮シリンダ４５と膨張シリンダ４６とが配設されている。圧縮シリンダ４５と膨張シリンダ４６並びにハウジング２３内には、作動ガスとして、例えば、ヘリウム、水素、窒素等が封入されている。
【００２９】
圧縮シリンダ４５は、ハウジング２３にボルト等によって固定される圧縮シリンダブロック４７を有し、この圧縮シリンダブロック４７の空間内をピストンリングの付設された圧縮ピストン４８が往復動して、この空間の上部が高温室（圧縮空間）４９であり、この中の作動ガスは圧縮されて高温となる。
【００３０】
圧縮ピストンロッド５０は、一端が圧縮ピストン４８に固定し、他端がクロスガイドヘッド４１に回動自在に連結されている。ハウジング２３の上部の開口５１を封止するように、オイルシール用ベローズ５３の上端が圧縮ピストンロッド５０に固着され、その下端が開口５１の周縁部に固着されている。
【００３１】
これにより、圧縮シリンダ４５とハウジング２３のクランク室２６が完全に封止され、クランク室２６からオイルが圧縮シリンダ４５内に入ることが完全に防止される。オイルシール用ベローズ５３は、金属材料をプレス加工により一体成形した成形ベローズ又は溶接により組み立てた溶接ベローズが使用される。
【００３２】
往復動する圧縮ピストン４８は上死点及び下死点で摺動方向が反転するため、速度がゼロになり、上死点及び下死点付近では速度が遅く単位時間当たりの容積の変化量も小さく、下死点から上死点及び上死点から下死点に向かって移動するときの夫々の中間点で最高速度になり、単位時間当たりのピストンの移動による容積の変化量も最大となる。
【００３３】
一方、膨張シリンダ４６は、圧縮シリンダの若干上方に位置して、ボルト等によってハウジング２３に固定される膨張シリンダブロック５４を有し、この膨張シリンダブロック５４の空間内をピストンリングの付設された膨張ピストン５５が往復摺動して、この空間の上部が低温室（膨張空間）５６であり、この中の作動ガスが膨張し低温となる。膨張ピストン５５は、圧縮ピストン４８より約９０度の位相だけ先行して移動する。
【００３４】
膨張ピストンロッド５７は、一端が膨張ピストン５５に固定し、他端がクロスガイドヘッド４２に回動自在に連結されている。ハウジング２３の上部開口５２を封止するように、オイルシール用ベローズ５８の上端が膨張ピストンロッド５７に固着され、オイルシール用ベローズ５８の下端がハウジング２３の開口５２周縁部に固着されている。
【００３５】
これにより、膨張シリンダ４６とクランク室２６が完全に封止され、クランク室２６から膨張ピストンロッド５７に沿って膨張シリンダ４６内に入ることが完全に防止される。オイルシール用ベローズ５８は、圧縮シリンダ用と同様のベローズが使用される。
【００３６】
スターリング冷凍機２２Ａには、バッファタンク５９が配設されており、バッファタンク５９内には、その軸方向に伸縮する圧力調整用ベローズ６１が配設されている。この圧力調整用ベローズ６１により、バッファタンク５９が、圧力調整用ベローズ６１の開口側の室６３と圧力調整用ベローズ６１の閉止壁側に室６５に区画されている。
【００３７】
圧力調整用ベローズ６１の開口側の室６３は、管６７により、圧縮シリンダの圧縮ピストン４８の背面側の空間６９と連通している。そして、室６９と膨張シリンダの膨張ピストン５５の背面側の空間７０との隔壁に連通孔６９’を形成し、二つの空間６９、７０を互いに連通している。圧力調整用ベローズ６１の閉止壁側の室６５は、管７１によりハウジング２３のモータ室２５及びクランク室２６と連通している（この点、モータ室２５とクランク室２６は互いに区画壁２４により仕切られているが、互いに気密状態に仕切られているのではなく、連通状態であるから、本明細書では、ハウジング２３内の空間と連通しているという表現とする。）。これらの圧力調整用ベローズ６１は、オイルシール用ベローズ５３、５８同様に金属ベローズ、又は樹脂やゴム製のベローズが使用される。
【００３８】
膨張シリンダブロック５４には、圧縮シリンダ４５の高温室（圧縮空間）４９と連通する環状のマニホールド７３が設けられており、さらに放熱用熱交換器７４、再生器７５及び冷却用熱交換器７６が互いに順次連通して環状に配設されている。圧縮シリンダブロック４５の上端部近くには、連通孔７７が形成されており、これにより、高温室（圧縮空間）４９と低温室（膨張空間）５６は、連通孔７７、マニホールド７３、放熱用熱交換器７４、再生器７５及び冷却用熱交換器７６を介して互いに順次連通するように構成されている。
【００３９】
放熱用熱交換器７４は、アニュラータイプの熱交換器、例えば、シェルアンドチューブ式熱交換器（環状の熱交換室内に作動ガスを流す多数のチューブを軸方向に貫設して、冷却用の水を熱交換室内に流して作動ガスを冷却する熱交換器。）等が採用される。
【００４０】
放熱用熱交換器７４は、冷却水循環管路７８及び冷却水用ポンプＰ１を介して放熱器７９と接続しており、冷却水を循環している。放熱用熱交換器７４で熱交換され加熱された冷却水は放熱器７９の冷却ファン８０により冷却される。冷却水循環管路７８は、リザーババルブ８１を介して、水用リザーバタンク８２が接続されている。又、放熱器７９には、エアー抜き８３が接続されていると共に、ドレーンバルブ８４が接続されている。
【００４１】
膨張シリンダブロック５４の上部（コールドヘッド８５）には、冷却用熱交換器７６が形成されている。冷却用熱交換器７６は、内側に作動ガスの流路８６を有し、外側に冷却フィンが形成されて構成される。冷却用熱交換器は、その用途に応じていろいろな構造が採用される。例えば、膨張シリンダブロック５４の頂部に、ジャケット壁を設け、このジャケット壁内にエチルアルコール、ＨＦＥ、ＰＦＣ、ＰＦＧ、窒素、ヘリウム等冷熱冷媒を流す構造としてもよい。
【００４２】
本発明のスターリング冷凍機は、圧縮シリンダ４５と膨張シリンダ４６の２ピストンとすることにより、スターリング冷凍機の作動ガスの充填された空間の容積変動を大きくすることによって、冷凍能力の大きいスターリング冷凍機２２Ａを提供できるようにしている。
【００４３】
次に、本発明の上記実施例のスターリング冷却装置の作用を説明する。モータ２７によってクランクシャフト３４が正方向に回転し、クランク室２６内のクランク部３７、３８が互いに位相がずれて回転する。このクランク部３７、３８に回動自在に連結されたコンロッド３９、４０を介してクロスガイドヘッド４１、４２がクロスガイドライナ４３、４４を往復する。クロスガイドヘッド４１、４２の夫々に圧縮ピストンロッド５０及び膨張ピストンロッド５７を介して連結された圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５が、互いに位相差をもって往復動する。
【００４４】
膨張ピストン５５が約９０度先行して上死点付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン４８は中間付近を上死点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作を行なう。圧縮された作動ガスは、連通孔７７及びマニホールド７３を通り放熱用熱交換器７４に流入する。放熱用熱交換器７４内で冷却水に放熱した作動ガスは、再生器７５で冷却され、流路８６を通って低温室（膨張空間）５６内に流入する。
【００４５】
圧縮ピストン４８が上死点近辺でゆっくりと移動している時に膨張ピストン５５は急激に下死点に向かって移動し低温室（膨張空間）５６に流入した作動ガスは急激に膨張し冷熱が発生する。これにより膨張空間を囲むコールドヘッド８５は冷却され低温となる。
【００４６】
膨張ピストン５５が下死点から上死点に移動するときには圧縮ピストン４８は中間位置から下死点に向かっており、作動ガスは低温室（膨張空間）５６より流路８６を通り再生器７５に流入し作動ガスの有する冷熱を再生器７５に蓄熱する。再生器７５に蓄熱された冷熱は、上記のように高温室４９から放熱用熱交換器７４を通して送られてくる作動ガスを再度冷却するために再利用される。
【００４７】
コールドヘッド８５の冷熱は、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラー、低温液循環器、各種の温度特性試験用の低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験装置、凍結乾燥機、コールドクーラ等の冷熱利用機器に利用される。
【００４８】
放熱用熱交換器７４で熱交換された冷却水は、冷却水循環管路７８から放熱器７９に流れ、そこで冷却ファン８０により冷却され、再度放熱用熱交換器７４へと循環する。
【００４９】
本発明では、圧縮ピストンロッド５０と開口５１の間は、オイルシール用ベローズ５３により完全に封止されているから、油やオイルミストがクランク室２６から圧縮ピストンロッド５０に沿って上昇して圧縮シリンダ４５内に入ることが完全に防止される。同様に、膨張ピストンロッド５７との開口５２の間は、オイルシール用ベローズ５８により完全に封止されているから、油やオイルミストがクランク室２６から膨張ピストンロッド５７に沿って上昇して膨張シリンダ４６内に入ることが完全に防止される。
【００５０】
ところで、ハウジング２３内の空間は、スターリング冷凍機の運転時には温度上昇するが、この温度上昇に伴いハウジング２３内の空間内の圧力は上昇する。又、圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５のピストンの背面側の空間６９、７０に圧力変動が生じる。このハウジング２３内の空間内の圧力の上昇及び空間６９、７０に圧力変動は、バッファタンク５９において吸収される。特に、ハウジング２３内の空間の温度上昇による上昇圧力は、圧力調整用ベローズ６１が配設されていると、管７１を介して室６５の圧力が上昇し、圧力調整用ベローズ６１を収縮させて、これにより効果的に吸収される。
【００５１】
スターリング冷凍機２２Ａのモータ２７を逆回転する。すると、圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５は、約９０度の位相差をもって上記モータ２７の正転動作の場合と全く逆に、圧縮ピストン４８は膨張ピストン５５として作用し、膨張ピストン５５は圧縮ピストン４８として作用する。これにより、膨張シリンダの膨張空間内の作動ガスは膨張ピストン５５により圧縮され、熱を発生する。この逆回転は、スターリング冷凍機により温度制御運転をする際あるいは、冷熱利用機器の冷熱交換器に生じる霜の霜取りを行うときに利用される。
【００５２】
この逆回転により膨張シリンダ４６も高温となる、油上がりの油やオイルミストが加熱され炭化してシリンダ内に付着するいわゆる炭化の問題が生じるが、上記オイルシール用ベローズ５８により油上がりは完全に防止されるので、この炭化の問題は生じない。
【００５３】
（実施例２）
図３は、本発明に係るスターリング冷凍機の実施例２を示す図である。実施例２のスターリング冷凍機２２Ｂの概要は、油上がり防止のためにオイルシール用ベローズを設け、このオイルシール用ベローズに対する、クランク室の温度上昇に起因する圧力上昇、並びに圧縮ピストン及び膨張するピストンの背面側の空間の圧力変動による悪影響を防止するために、これらの背面側の空間とハウジング２３内の空間と連通する圧力調整用ベローズ付きバッファタンクを２つ設けた構成を特徴とする。実施例２は、実施例１とバッファタンクを二つ設けた点に関連する構成で相違するが、その他の点では構成、作用は同じである。
【００５４】
これを詳細に説明すると、図３において、スターリング冷凍機２２Ｂには、二つのバッファタンク５９、６０が配設されており、バッファタンク５９、６０内には、その軸方向に伸縮する圧力調整用ベローズ６１、６２が配設されている。この圧力調整用ベローズ６１、６２により、バッファタンク５９、６０が圧力調整用ベローズの開口側の室６３、６４と圧力調整用ベローズの閉止壁側に室６５、６６に区画されている。
【００５５】
圧力調整用ベローズの開口側の室６３、６４は、管６７、６８により、圧縮ピストン４８、膨張ピストン５５の背面側の空間６９、７０と連通している。圧力調整用ベローズの閉止壁側の室６５、６６は、管７１、７２によりハウジング２３内の空間と連通している。これらの圧力調整用ベローズ６１、６２は、オイルシール用ベローズ５３、５８同様に金属ベローズが使用される。
【００５６】
実施例２の作用は実施例１と略同じであるが、実施例２では、ハウジング２３内の空間の温度上昇に伴う圧力上昇及び背面側の空間６９、７０の圧力変動を二つのベローズ付きの二つのバッファタンク５９、６０により吸収している。
【００５７】
（実施例３）
図４は、本発明に係るスターリング冷凍機の実施例３を示す図である。実施例３のスターリング冷凍機２２Ｃでは、油上がり防止のためにオイルシール用ベローズを設ける。クランク室の温度上昇に起因する圧力上昇により、オイルシール用ベローズに内外圧力差が生じ、圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５のピストンの背面側の空間６９、７０に圧力変動が生じる。これを防止するために、背面側の空間６９、７０をハウジング２３内の空間に油捕捉装置（オイルトラップ）８７を介して連通する。
【００５８】
具体的には、圧縮ピストンの背面側の空間６９、７０を、管６７、油捕捉装置８７及び管７１を介して、ハウジング２３内の空間に連通するように配設されている。圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５のピストン背面側の空間の圧力変動は、ハウジング２３内の空間で吸収され、オイルシール用ベローズに内外圧力差が発生することが防止される。
【００５９】
油捕捉装置８７は、クランク室の油やオイルミストが圧縮ピストン、膨張ピストンの背面側の空間６９、７０に流入しないように設けられ、コンタミネーション（油汚れ）を生じる油の種類、内容物に応じてオイルフィルタ等適宜構造のものが選択される。又、コンタミネーションの起因物質を捕捉できるように、その起因物質に応じたゲッタ剤等が利用される。
【００６０】
（実施例４）
図５は、本発明に係るスターリング冷凍機の実施例４を示す図である。実施例４のスターリング冷凍機２２Ｄでは、油上がり防止のためにオイルシール用ベローズ５３、５８が設けられているとともに、圧縮ピストン４８、膨張ピストン５５の背面側の空間である空間６９、７０の圧力変動を吸収するバッファタンク５９’（圧力調整用のベローズが付設されていないバッファタンク）が設けられている。さらに、クランク室の油やオイルミストが圧縮ピストン、膨張ピストンの背面側の空間６９、７０に流入しないように油捕捉装置８７が設けられている。
【００６１】
なお、この実施例４では、油捕捉装置８７と直列に、圧力調整用絞り装置８８を接続しているが、この圧力調整用絞り装置８８は、ハウジング２３内の油ミストが直接的に油捕捉装置８７に達しないようにするためのもので、必要に応じて配設されるものである。圧力調整用絞り装置８８は、具体的には、キャピラリチューブ又は圧力調整弁等が利用される。
【００６２】
（実施例５）
図６は、本発明に係るスターリング冷凍機の実施例５を示す図である。実施例５のスターリング冷凍機２２Ｅの概要は、クランク室２６の温度上昇に起因する圧力上昇が小さい場合に適用されるものであり、その概要は、油上がり防止のためにオイルシール用ベローズと耐圧仕様のオイルシールを設け、クランク室の温度上昇に起因する圧力上昇に対しては耐圧仕様のオイルシールにより対処し、オイルシール用ベローズ内外の圧力変動をバッファタンク内の圧力調整用ベローズで吸収することを特徴とする。
【００６３】
図６（ａ）において、ハウジング２３の上部開口５１、５２と圧縮ピストンロッド５０、５７の間に、構造はゴム、樹脂等で製造された一般的な構造であるが耐圧仕様のオイルシール（オイルシールリング）８９、９０が設けられている。そして、圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５の背面側の空間６９、７０は、開口９１を介して連通しており、この空間６９、７０内にシール室９２を区画して形成するように、オイルシール用ベローズ５３、５８が一体形成されたものを設ける。このオイルシール用ベローズ５３、５８は、圧縮ピストンロッド５０及び膨張ピストンロッド５７に、夫々その頂部が固定された蛇腹状筒部を有し、下端周縁は圧縮シリンダ４５及び膨張シリンダ４６の内面に固着されている。
【００６４】
そして、実施例１と同じ構造のバッファタンク５９が設けられ、その内部に圧力調整用のベローズ６１が形成されている。開口側の室６３は管６７を介して空間６９、７０に連通しており、閉止側の室６５は管７１を介してシール室９２に連通している。なお、図６（ｂ）に示されるようにバッファタンク５９の向きは左右逆方向でもよい。
【００６５】
このような構成の実施例５は、上記のように、ハウジング２３内の空間の温度上昇に起因する圧力上昇が小さい場合に適用され、耐圧仕様のオイルシール（オイルシールリング）８９、９０が油上がりの防止を図るとともに、ハウジング２３内の空間の温度上昇に起因する圧力上昇によるシール室９２への影響を防止している。
【００６６】
さらに、圧縮ピストン４８及び膨張ピストン５５の往復動により背面側の空間６９、７０と、シール室９２との間に圧力変動が生じるが、バッファタンク５９の圧力調整用ベローズ６１で吸収されてキャンセルされる。なお、実施例６は、以上のシール及び圧力調整についての構造は実施例１と異なるが、その他の構造及び作用については同じである。
【００６７】
（実施例６）
図７は本発明に係るスターリング冷凍機の実施例６を示す図である。実施例６のスターリング冷凍機２２Ｆの概要は、従来の油上がり防止のためのゴムや樹脂製の一般的なオイルシールを設けたスターリング冷凍機に、クランク室の圧力調整のための圧力調整用ベローズ付きバッファタンクを設けた構成を特徴とする。
【００６８】
実施例６は、実施例１と油上がり防止のためのシール構造は異なるが、その他では、同じ構成であり、作用を行う。即ち、実施例６においては、オイルシール用ベローズ５３、５８を設けることなく、ゴム、樹脂等で製造された一般のオイルシール９３、９４を、ハウジング２３の上部開口５１、５２と圧縮ピストンロッド５０、５７の間に設けて油上がりの防止が図られている。
【００６９】
そして、実施例１同様に、スターリング冷凍機の運転時におけるハウジング２３内の空間の温度上昇に伴う圧力上昇及び圧縮ピストン、膨張ピストンの背面側の空間６９、７０の圧力変動が、バッファタンク５９内において、圧力調整用ベローズ６１により吸収される。このような構成により、クランク室２６の圧力上昇時に発生しやすいオイルシール９３、９４の破損や油上がりの問題を防止し、スターリング冷凍機の耐久性及び性能を向上させる。
【００７０】
（実施例７）
図８は、本発明に係るスターリング冷凍機の実施例７を示す図である。実施例７のスターリング冷凍機２２Ｇの概要は、実施例６と同様に、油上がり防止のためにゴムや樹脂製の一般的なオイルシールを設けるとともに、クランク室の圧力調整のために圧力調整用ベローズ付きバッファタンクを設けた構成を特徴とする。しかしながら、実施例５とは異なり、実施例２同様に二つのバッファタンク５９、６０が設けられている。
【００７１】
そして、スターリング冷凍機の運転時におけるハウジング２３内の空間の温度上昇に伴う圧力上昇及び圧縮ピストン、膨張ピストンの背面側の空間６９、７０の圧力変動が、バッファタンク５９、６０内において、圧力調整用ベローズ６１、６２により夫々吸収される。このような構成により、クランク室２６の圧力上昇の際に発生しやすいオイルシール９３、９４の破損や油上がりの問題を解消し、スターリング冷凍機の耐久性及び性能を向上させる。
【００７２】
（実施例８）
図９は本発明に係るスターリング冷凍機の実施例８を示す図である。実施例８のスターリング冷凍機２２Ｈの概要は、従来の油上がり防止のためのゴムや樹脂製の一般的なオイルシールを設け、圧縮ピストン４８、膨張ピストン５５の背面側の空間６９、７０の圧力変動を吸収するベローズが付設されていないバッファタンク５９’（圧力調整用ベローズが付設されていないバッファタンク）が設けられており、さらに、クランク室の油やオイルミストが圧縮ピストン及び膨張ピストンの背面側の空間６９、７０に流入しないように油捕捉装置８７が設けられている。
【００７３】
さらに、必要に応じて油捕捉装置８７と直列に、圧力調整用絞り装置８８が接続されている。圧力調整用絞り装置８８は、実施例４同様にキャピラリチューブ又は圧力調整弁等が利用される。
【００７４】
そして、実施例１同様に、スターリング冷凍機の運転時におけるハウジング２３内の空間の温度上昇及び圧縮ピストン、膨張ピストンの背面側の空間６９、７０の圧力変動が、圧力調整用絞り装置８８、バッファタンク５９により収される。このような構成により、クランク室の圧力上昇時により発生しやすいオイルシールの破損や油上がりの問題を防止し、スターリング冷凍機の耐久性及び性能を向上させる。
【００７５】
（実施例９）
図１０は、本発明に係るスターリング冷凍機の実施例９を示す図である。この実施例９のスターリング冷凍機２２Ｉは、ゴム、樹脂等で製造された一般のオイルシール９３、９４を、ハウジング２３の上部開口５１、５２と圧縮ピストンロッド５０、５７の間に設け油上がりの防止を図るとともに、圧縮ピストン、膨張ピストンの背面側の空間６９、７０とハウジング１３内の空間とを、管６７、油捕捉装置８７、管７１を介して連通させ、空間６９、７０内に生じる圧力変動を防止している。
【００７６】
次に、上記実施例において使用されるベローズ付きのバッファタンクの構造について以下説明する。図１１は、バッファタンク及び圧力調整用ベローズのいくつかの具体例を示す図である。図１１（ａ）は、一本のベローズから成る基本的な構造のものであり、上記各実施例においてすでに利用したものと同様のものである。スターリング冷凍機の運転時にクランク室の圧力が上昇する静的な変動に対して、圧力調整用ベローズ６１の移動は緩慢であるがその変位量は大きくなる。又、膨張ピストン等の往復動に伴う背面側の動的な圧力変動に対しては、その変位量は小さく、振動的な動作となる。
【００７７】
図１１（ｂ）は、圧力調整用ベローズ６１に圧縮コイルスプリング９５により初期設定圧縮力を加えておくものである。このような構成にすると、圧力調整用ベローズの変位量は、（クランク室の圧力上昇ー初期設定圧縮）＋膨張ピストン等の背面側の圧力変動分、に相当する変位量となる。従って、クランク室の圧力上昇による変位を初期に与えているので、動作時にはこの変位量が解消されるようにベローズが自由長に近づくのでベローズの長寿命化が可能である。
【００７８】
図１１（ｃ）は、バッファタンク内に左右一対の圧力調整用ベローズ６１、６１’を一体に設け、対向型圧力調整用ベローズの構造にしたものである。圧力調整用ベローズ６１、６１’の外側の左右空間９６、９６’は、中央支持部９７を連通する連通孔９８を介して互いに連通している。圧力調整用ベローズ６１、６１’の内部空間９９を圧縮ピストン等の背面側に連通させ、圧力調整用ベローズの外側の左右空間９６、９６’をクランク室側に連通させる。このバファタンクは、左右二つの圧力調整用ベローズ６１、６１’を設けたので、夫々の圧力調整用ベローズを比較的短くできるために、伸縮方向に直角な方向（横方向）への撓みを解消できる。
【００７９】
図１１（ｄ）は、上記対向型圧力調整用ベローズ６１、６１’とタンク５９の両端内面の間に圧縮コイルばね９５、９５’を設けたものである。これにより、上記図１１（ｂ）と同様の作用効果が生じる。即ち、クランク室の圧力上昇による変位を初期に与えているので、動作時にはこの変位量が解消されるようにベローズが自由長に近づくのでベローズの長寿命化が可能である。
【００８０】
図１２は、圧力調整用ベローズのガイド構造を示す図である。圧力調整用ベローズは、その伸縮方向の寸法が大きく、即ち長くなると、横方向の撓みが生じる。この解決手段として、図１２（ａ）に示されるように圧力調整用ベローズの先端にバッファタンクの内側面を摺動する樹脂等で形成された環状のガイド１００が取り付けられる。
【００８１】
又、図１２（ｂ）に示すように、圧力調整用ベローズの先端面にガイドバー１０１を突設し、これに対向するバッファタンクの内端面にガイドシリンダ１０２を設け、ガイドバーを摺動自在に案内する。このようなガイド構造を、上記各実施例において設けた圧力調整用ベローズに適用すれば、上記撓みの問題は解消できる。このガイド手段を対向型の圧力調整用ベローズに利用した構造を図１２（ｃ）に示す。
【００８２】
以上本発明の実施の形態を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は特許請求の範囲に記載されている範囲内でその技術思想を具現化するために、上記実施例に限られることなくいろいろな実施の態様があることはい言うまでもない。又、上記実施例では２ピストン型のスターリング冷凍機を使用したが、ディスプレーサ型等他の形式のスターリング冷凍機にも本発明は適用できることは言うまでもない。
【００８３】
【発明の効果】
以上の構成の本発明のスターリング冷凍機によると、次のような効果を奏することができる。
（１）ハウジングと、圧縮ピストンロッド及び膨張ピストンロッドの間は、夫々オイルシール用ベローズにより完全に封止されているので、油上がりコンタミネーション（油上がり汚れ）を防止できる。しかも耐久性にすぐれたオイルシールを実現し、スターリング冷凍機の性能及び寿命を向上する。
【００８４】
（２）クランク室の温度上昇に伴う圧力上昇を、圧力調整用ベローズ付き又は無しのバッファタンクを設けることにより解消したので、この圧力上昇に起因するオイルシール用ベローズの内外に生じる圧力変動、あるいは一般的なオイルシールの劣化や油上がりの問題等を防止できる。
【００８５】
（３）オイルシールや冷凍機性能に悪影響を及ぼす圧縮又は膨張するピストンの背面側に生じる圧力変動の問題を、圧力調整用ベローズ付き又は無しのバッファタンクを採用することで、解決する。
【００８６】
（４）以上のスターリング冷凍機特有の問題が解決できることにより、フロン以外の冷媒としてエチルアルコール、窒素、ヘリウム等の低融点の冷媒を作動ガスとして使用することができ、従来の冷却装置より使用温度が広範囲となり、広範囲の用途の冷熱利用機器に適用できるとともに、地球環境問題に適応した、冷凍能力の大きい、モータの正逆運転により加熱冷却運転の可能な冷凍装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】スターリング冷凍機の全体を示す図である。
【図２】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例１を示す図である。
【図３】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例２を示す図である。
【図４】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例３を示す図である。
【図５】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例４を示す図である。
【図６】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例５を示す図である。
【図７】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例６を示す図である。
【図８】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例７を示す図である。
【図９】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例８を示す図である。
【図１０】本発明に係るスターリング冷凍機の実施例９を示す図である。
【図１１】本発明に係るバッファタンクの圧力調整用ベローズの具体例を示す図である。
【図１２】本発明に係る圧力調整用ベローズのガイドの具体例を示す図である。
【符号の説明】
２２、２２Ａ〜Ｆ スターリング冷凍機
２３ ハウジング
２５ モータ室
２６ クランク室
２７ モータ
４５ 圧縮シリンダ
４６ 膨張シリンダ
４８ 圧縮ピストン
４９ 高温室
５０ 圧縮ピストンロッド
５３、５８ オイルシール用ベローズ
５５ 膨張ピストン
５６ 低温室
５７ 膨張ピストンロッド
５９、６０ バッファタンク
６１、６１’、６２ バッファタンクの圧力調整用ベローズ
８７ 油捕捉装置（オイルトラップ）
８８ 圧力調整用絞り装置
８９、９０ 耐圧仕様のオイルシール（オイルシールリング）
９３、９４ オイルシール（オイルシールリング）
９５、９５’ 圧縮コイルスプリング
１００ 圧力調整用ベローズのガイド

Claims (11)

1. クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、
   上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、
   該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、
   上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間との間に、上記背面側の空間内の圧力変動及び上記ハウジング内の圧力上昇を吸収するためのバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、
   上記バッファタンクは、その内部に、圧力調整用ベローズが配設されて、該圧力調整用ベローズの開口側の室と閉止壁側の室に区画されており、上記開口側の室及び閉止壁側の室は、夫々上記ピストンの背面側の空間、又は上記ハウジング内の空間のいずれか一方の空間に連通していることを特徴とするスターリング熱機関。
2. クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、
   上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、
   該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、
   上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを、上記背面側の空間の圧力変動を吸収するために、油捕捉装置を介して連通したことを特徴とするスターリング熱機関。
3. クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、
   上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、
   該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、
   上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間に、上記背面側の空間の圧力変動を吸収するためのバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、
   上記バッファタンクと上記ハウジング内の空間の間に、油捕捉装置又は油捕捉装置と圧力調整用絞り装置を連通して設け、上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを圧力調整できるようにしたことを特徴とするスターリング熱機関。
4. クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンあるいはディスプレーサと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンあるいはディスプレーサに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、
   上記オイルシールは、その先端が上記シリンダ内において上記ピストンロッドに固定され、その基端が上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口の周縁に固着されたオイルシール用ベローズから成り、
   該オイルシール用ベローズを設けることにより、上記ハウジング内の空間から上記シリンダーへの油の侵入が阻止され、
   上記オイルシールとして、上記オイルシール用ベローズに加えて上記ピストンロッドに圧接する環状の耐圧仕様のオイルシールをクランク室頂部の開口に設け、
   上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記オイルシール用ベローズで形成されるシール室との間に、上記ピストンの背面側に生じる無効な圧力変動と上記シール室に生じる無効な圧力変動を低減させるためにバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、
   上記バッファタンクは、その内部に、圧力調整用のベローズが配設されて、上記圧力調整用ベローズの開口側の室と閉止壁側の室に区画されており、上記開口側の室及び閉止壁側の室は、夫々上記ピストンの背面側の空間か、又は上記シール室のいずれか一方の空間に連通していることを特徴とするスターリング熱機関。
5. クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通する上記クランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、
   上記ピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間との間に、上記背面側の空間内の圧力変動と上記ハウジング内の圧力上昇を吸収するためのバッファタンクを連通手段を介して連通して設け、上記バッファタンクと上記ハウジング内の空間の間に、油補足装置又は油捕捉装置と圧力調整用絞り装置を連通して設け、
   上記作動ガスを圧縮又は膨張するピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを圧力調整できるようにしたことを特徴とするスターリング熱機関。
6. クランク室を有するハウジングと、上記クランク室の上方に隣接して配置されたシリンダと、上記シリンダ内を往復動し作動ガスを圧縮又は膨張するピストンと、上記クランク室内のクランクと連動し、上記ピストンに一端が連結されたピストンロッドと、上記ピストンロッドが貫通するクランク室頂部の開口部に配設されたオイルシールとを備えて成るスターリング熱機関において、
   上記ピストンの背面側の空間と、上記ハウジング内の空間とを、上記背面側の空間の圧力変動を吸収するために、油捕捉装置を介して連通したことを特徴とするスターリング熱機関。
7. 上記圧力調整用ベローズは、一本のベローズ又は一対の互いに対向する対向型ベローズから成ることを特徴とする請求項１又は４記載のスターリング熱機関。
8. 上記圧力調整用ベローズの閉止壁に対してばねにより圧縮力が加えられていることを特徴とする請求項１、４又は７記載のスターリング熱機関。
9. 上記圧力調整用ベローズは、バッファタンクに対してガイド部材により案内され、撓む ことなく円滑に伸縮するように構成されていることを特徴とする請求項１、４、７又は８記載のスターリング熱機関。
10. 上記バッファタンクは１又は２以上配設されていることを特徴とする請求項１、３、４、５、７、８又は９記載のスターリング熱機関。
11. 上記スターリング熱機関は、スターリング冷凍機又はスターリングエンジンであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載のスターリング熱機関。

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