JP3856684B2 - スターリング機関 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、スターリング機関に関し、具体的には、作動ガスを封入したシリンダ内を往復運動可能に設けられたパワーピストンおよびディスプレーサーを有するフリーピストン型スターリング機関に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
一般的に冷凍サイクルには、蒸気圧縮式の冷凍サイクルが採用されている。こうした蒸気圧縮式の冷凍サイクルには、作動媒体としての冷媒にフロンが用いられ、フロンの凝縮、蒸発を利用して所要の冷却性能を得るようにしている。
【０００３】
ところが、冷媒として使用されるフロンは、大気中に放出されると成層圏に達してオゾン層を破壊するとの指摘がある。このため、近年、特定フロンを対象としたフロンの使用ならびに生産が規制されてきている。そこで、フロンを用いた冷凍サイクルに代わるものとして、逆スターリング冷凍サイクルが注目を集めている。
【０００４】
逆スターリング冷凍サイクルは、作動媒体としてヘリウムガス、水素ガス、窒素ガスなどといった地球環境に悪影響を与えないガスを採用し、逆スターリングサイクルによって低温を得るようにしたものである。
【０００５】
このスターリング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を発生させる小型冷凍機の一種として知られている。この冷凍機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出された冷媒ガスを膨張させる膨張機とを組合せたものである。上記圧縮機には、ガス圧がたとえばサイン（ｓｉｎ）カーブなどの特性をもって所定周期で経時変化するように冷媒ガスを圧縮するものが使用される。
【０００６】
一方、膨張機は、先端が閉塞されたシリンダと、該シリンダ内に往復動自在に嵌挿され、シリンダ内を先端側の膨張室および基端側の作動室に区画形成するフリーディスプレーサーと、該フリーディスプレーサーを往復運動可能に弾性支持するスプリングとを備えてなるものである。該作動室は上記圧縮室に接続されており、圧縮機からの冷媒ガス圧によりディスプレーサーを往復運動させて冷媒ガスを膨張させる。これにより、シリンダ先端のコールドヘッドに寒冷を発生させるようになされている。
【０００７】
なお、この方式のスターリング冷凍機は一般にフリーピストン型スターリング冷凍機と呼ばれている。
【０００８】
図８は、従来のフリーピストン型スターリング冷凍機の構成を示す概略断面図である。図８を参照して、従来のスターリング機関は、ディスプレーサー１と、ピストン２と、再生器３と、共振用バネ４、５と、リニアモータ６と、シリンダ９と、放熱部１０とを主に有している。
【０００９】
ディスプレーサー１およびピストン２の各々は、円筒形状のシリンダ９内にて往復運動可能なように配置されており、共振用バネ４、５の各々によって支持されている。これにより、シリンダ９の内部空間に膨張空間７と圧縮空間８とが形成される。膨張空間７と圧縮空間８との間に再生器３を設けて閉回路が構成され、この閉回路の作動空間にヘリウムなどの作動ガスが充填されている。また、圧縮空間８で生じた熱を外部に放出するために放熱部１０が設けられている。
【００１０】
ピストン２は、リニアモータ６などの外部動力によってシリンダ９の軸方向に振動する。このリニアモータ６はモータ移動部１５およびモータ磁気回路部１６を有しており、モータ移動部１５はピストン２に取り付けられた可動部材であり、モータ磁気回路部１６は固定部材である。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
従来のスターリング冷凍機においては、圧縮動作を行なうピストン２およびディスプレーサー１の摩耗を防ぐために、気体軸受が用いられている。つまり、ピストン２やディスプレーサー１の摺動面に複数のピンホール１１が設けられ、圧縮空間８とそのピンホール１１とを結ぶ通路が設けられている。これにより、ピストン２が圧縮動作を行なうときに発生する圧縮空間８とシリンダ内周面−ピストン外周面との間の圧力差を利用して、圧縮空間８の高圧ガスの一部がピストン２の内部を通り、摺動面のピンホール１１から吐出されることで気体軸受が構成されている。
【００１２】
このため、連続運転を行なうとシリンダ９の外部空間（以下、シリンダ外部空間と称する）１２のガス圧が徐々に高くなり、圧縮空間８とシリンダ外部空間１２との圧力バランスが崩れてくる。またピストン２とシリンダ９との間の隙間からシリンダ９内のガスがシリンダ９外に移動する。このため、通常は、シリンダ外部空間１２のガスが圧縮空間８に戻りやすくするために戻り流路１３、１４の各々がシリンダ９およびピストン２の各々に設けられている。
【００１３】
ところが、ピストン２の振幅が小さいとき（低振幅時）には、気体軸受のピンホール１１から吐出されるガスは少ないから、戻り流路１３、１４は小さくてもよいが、ピストン２の振幅が大きいとき（高振幅時）には、ピンホール１１から吐出されるガスも多くなるため、戻り流路１３、１４から戻るガスが足りなくなり、シリンダ外部空間１２のガス圧が設計値よりも高くなる。シリンダ外部空間１２のガス圧が高くなりすぎると、ピストン２の振幅中心が圧縮空間８側へ移動してピストン２の圧縮空間が小さくなるため、エンジン性能が低下する、ピストン２を保持するスプリングが劣化するなどの問題が発生する。
【００１４】
また、戻り流路１３、１４を大きくすれば圧縮空間８で十分な圧縮ができない、エネルギロスが大きくなるなどの問題が発生する。
【００１５】
本発明は、係る点に鑑みてなされたものであり、その目的はシリンダ外部から圧縮空間へ戻るガス量をエンジンの動作状態に応じて可変することにより、エネルギロスを低減し、ピストンバネを劣化させることなく低振幅から高振幅まで高い冷凍能力を発現するスターリング機関を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明のスターリング機関は、作動ガスを封入したシリンダ内を往復運動可能に設けられたパワーピストンおよびディスプレーサーを有するフリーピストン型スターリング機関において、パワーピストンおよびディスプレーサーの間の空間とシリンダ外部の空間とを連通するための流通通路と、その流通通路とは別途に設けられた振動中心変動防止手段と、パワーピストンに取付けられたモータ移動部と、モータ移動部と対向し、かつパワーピストンをシリンダ内で往復運動させるためのモータ磁気回路部とを備えている。流通通路は、パワーピストンに形成された第１のガス流路と、シリンダに形成された第２のガス流路とを有し、モータ移動部の往復運動方向の中心位置がモータ磁気回路部の往復運動方向の中心位置にあるときに、第１のガス流路の開口部と第２のガス流路の開口部とが対向する通路である。振動中心変動防止手段は、パワーピストンの振幅が大きいときに第１のガス流路の開口部と対向するように、かつシリンダ外部に通じるようにシリンダに形成された第３のガス流路である。
【００１７】
本発明のスターリング機関によれば、振動中心変動防止手段が設けられているため、パワーピストンの振動の中心がその動作時に変動することを防止することができる。このため、エネルギロスを低減できるとともにピストンバネを劣化させることなく低振幅から高振幅まで高い能力を有するスターリング機関を得ることができる。
また、モータ移動部の往復運動方向の中心位置がモータ磁気回路部の往復運動方向の中心位置にあるときに、第１のガス流路の開口部と第２のガス流路の開口部とが対向する。これにより、モータ移動部がモータ磁気回路部の中心位置にきたときにガス圧調整を行なうことができるため、モータが中立位置のときに圧縮空間とシリンダ外部空間の圧力が同じになるように調整される。このため、ピストンの振幅中心が圧縮空間側へ移動したりその反対側へ移動したりすることを防ぐため、モータの脱調もなく、振幅を最大にすることができて、冷凍機の冷凍能力を最大限に引出すことが可能となる。
また、パワーピストンの振幅が大きいときに第１のガス流路の開口部と対向するように、かつシリンダ外部に通じるようにシリンダに第３のガス流路が形成されている。これにより、パワーピストンの振動が大きくなるときに圧縮空間とシリンダ外部空間とのガス圧が調整できるため、簡単に低振幅から高振幅まで高い冷凍能力を維持することができる。
【００２６】
上記のスターリング機関において好ましくは、振動中心変動防止手段は、第１のガス流路の開口部と第２のガス流路の開口部とが対向するパワーピストンの位置からパワーピストンの回転方向に沿ってシリンダに設けられた複数個のガス流路である。この複数のガス流路の各々は第１のガス流路と異なる流路径を有しており、パワーピストンの振幅が大きいときにパワーピストンを回転させてガス圧に応じた流路径のガス流路からガスが通される。
【００２７】
このように、複数のガス流路の各々が異なる流路径を有しているため、パワーピストンの振幅の大きさに応じてシリンダ流路を選択することで動作状況に応じた必要なガス流路を確保することができる。またシリンダ流路をさらに増やせば、さらに細かい調整が可能である。このように無駄なガス流量を抑えることができるため、エネルギロスを抑えることができ、また低振幅時と高振幅時の圧力を簡単に調整することができる。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図に基づいて説明する。
【００３３】
（実施の形態１）
図８を参照して、本実施の形態のスターリング冷凍機の構成は、従来例の構成と比較して、振動中心変動防止手段（図示せず）を設けた点において異なる。
【００３４】
次に、本実施の形態のフリーピストン型スターリング冷凍機の動作原理について説明する。
【００３５】
まずピストン２がリニアモータ６により駆動され、共振用バネ５により正弦運動する。ピストン２の動きにより圧縮空間８内の作動ガスは正弦状の圧力変化を示す。圧縮された作動ガスは放熱部１０で圧縮熱を放出し、ディスプレーサー１内にある再生器３で予冷され膨張空間７に入る。膨張空間７の作動ガスはディスプレーサー１の動きにより膨張し温度は低下する。膨張空間７内の作動ガスの圧力は、圧縮空間８内の圧力とある位相差を持って正弦変化する。すなわちディスプレーサー１はピストン２に対しある位相差を持って摺動することになる。
【００３６】
膨張空間７での冷凍能力はディスプレーサー１の摺動に大きく影響を受けるが、振幅はピストン２とディスプレーサー１との位相差、すなわち膨張空間７と圧縮空間８との時間変化する圧力差によって生じるディスプレーサー１とピストン２との動きの差に影響を受ける。位相差は運転条件が同一であればディスプレーサー１の質量、共振用バネ４のバネ定数および動作周波数により決まるものである。
【００３７】
本実施の形態では共振用バネ４、５として板バネを用いているが、フリーピストン型の構造であれば共振用バネ４、５は板バネに限定されるものではなく、弾性力を付与できるものであればよい。
【００３８】
フリーピストン型スターリング冷凍機はその構造上、ピストン２およびディスプレーサー１が同一軸上に位置し、またディスプレーサー１はピストン２の振幅およびガス圧力により決定された振幅および位相差にて動作する。
【００３９】
冷凍機の運転中は、ピンホール１１から吐出されるガスと、ピストン２およびシリンダ９間の隙間から移動するガスとによってシリンダ外部空間１２のガス圧は徐々に高くなる。ピストン２内の流路１４とシリンダの流路１３とが一致したときに、シリンダ外部空間１２と圧縮空間８とが流路１３、１４により繋がれ、シリンダ外部空間１２から圧縮空間８へのガスの流れが発生するようになっている。
【００４０】
ピストン内流路１４とシリンダ流路１３とが一致したときに、シリンダ外部空間１２のガス圧が圧縮空間８のガス圧より高ければ、ガスは圧縮空間８に流れてシリンダ外部空間１２と圧縮空間８とのガス圧が調整される。
【００４１】
ピンホール１１から吐出するガスやピストン２およびシリンダ９間を通ってシリンダ外部空間１２へ移動するガスの量は、ピストン２の振幅によって変化し、高振幅ではその移動量が大きい。そのため、ピストン２の振幅によって、シリンダ外部空間１２から圧縮空間８へ流れるガス量が振動中心変動防止手段により調整される。これにより、低振幅から高振幅までピストン振動の中心が圧縮空間側へ移動する、または反対側へ移動することを防止するきとができ、安定した運転を行なうことができる。
【００４２】
また、ガス流路での必要以上のガスの流れを防ぎ、振幅に応じたガス流量を確保することができるため、エネルギロスを抑えることができる。また想定した以上にピストン２が移動することがなくなるため、ピストンバネの劣化も防ぐことができる。
【００４３】
（実施の形態２）
図１は、本発明の実施の形態２におけるスターリング冷凍機の構成を示す概略断面図である。図１を参照して、本実施の形態では、振動中心変動防止手段としてニードルバルブ２０が設けられている。ニードルバルブ２０は、シリンダ流路１３に設けられており、ピストンの振幅やシリンダ外部のガス圧などに応じてガス量を細かく調整できるようになっている。また、ニードルバルブ２０は、シリンダ９に取付けることも可能である。
【００４４】
このニードルバルブ２０は、ニードル２０１と調整器２０２とにより構成されている。ニードル２０１は、調整器２０２によりシリンダ流路１３を開閉可能である。
【００４５】
なお、これ以外の構成については図８の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４６】
本実施の形態では、ニードルバルブ２０を使用しているため、たとえばピストン２の振幅を入力電圧あるいは入力電流から検出し、その検出出力に応じてニードルバルブ２０を動作させることにより、ガス量の微調整を無段階で行なうことが可能である。また、シリンダ流路１３にニードルバルブ２０を取付けることにより、シリンダ流路１３の開閉制御が容易となる。また、ガス量の微調整はシリンダ外部空間１２のガス圧を検出することにより行なわれてもよい。
【００４７】
（実施の形態３）
図１を参照して、本実施の形態においては、ピストン２の往復運動方向（図中上下方向）におけるモータ移動部１５の中心位置が、ピストン２の往復運動方向におけるモータ磁気回路部１６の中心位置（一点鎖線）にあるときに、シリンダ流路１３の開口部とピストン内流路１４の開口部とが互いに対向するように形成されている。
【００４８】
なお、これ以外の構成については実施の形態２の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００４９】
本実施の形態では、上記構成を有することにより、常に、モータ移動部１５がモータ磁気回路部１６の中心にきたときにガス圧調整を行なうことができる。このため、リニアモータ６が中立状態のときに圧縮空間８とシリンダ外部空間１２との圧力が同じになるように調整することができる。これにより、ピストン２の振幅中心が圧縮空間８側へ移動したりその反対側へ移動したりすることを防ぐことができるため、モータ移動部１５がモータ磁気回路部１６により生じた磁界から逸脱する、いわゆる脱調を防止できる。したがって、ピストン２の振幅を最大にすることができて冷凍機の冷凍能力を最大限に引出すことが可能となる。
【００５０】
（実施の形態４）
図２は、本発明の実施の形態４におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。図２を参照して、本実施の形態の構成は、図１に示す構成と比較して、振動中心変動防止手段としてニードルバルブの代わりにシリンダ流路３０をシリンダ９に設けた点において異なる。
【００５１】
ピストン内流路１４の開口部と第１のシリンダ流路１３の開口部とは、モータ移動部１５がモータ磁気回路部１６の中心にあるときに対向するように配置されている。また、シリンダ流路３０の開口部は、ピストン２の振幅が大きいとき（高振幅時）にのみピストン内流路１４の開口部と対向するような位置に配置されている。
【００５２】
なお、これ以外の構成については、図１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００５３】
本実施の形態では、ピストン２の振幅が小さいときには、ピストン内流路１４の開口部は、シリンダ流路１３の開口部と対向するため、小量のガス圧調整を行なうことができる。
【００５４】
またピストン２の振幅が大きくなると、ピストン内流路１４の高さ位置はシリンダ流路３０の高さ位置まで到達し、ピストン内流路１４の開口部はシリンダ流路３０の開口部と対向するため、高振幅時にもガス圧を調整することができる。また、高振幅時においては、ピストン内流路１４の開口部は振幅中にシリンダ流路１３の開口部とも対向するため、ここでもガス圧が調整される。このように高振幅時には２箇所でガス圧調整を行なうことができるため、高振幅時のガス圧調整量不足が解消され、簡単に低振幅から高振幅まで高い冷凍能力を維持することができる。
【００５５】
なお、本実施の形態では、一例としてシリンダ９に２箇所の流路を設けた場合について説明したが、シリンダ９には２箇所以上の流路が設けられてもよい。
【００５６】
（実施の形態５）
図３は、本発明の実施の形態５におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。また図４は、本発明の実施の形態５におけるスターリング冷凍機のシリンダの構成を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。なお、図４（ａ）は、図４（ｂ）の一点鎖線で切断した場合の断面に対応する。
【００５７】
図３および図４を参照して、本実施の形態の構成においては、振動中心変動防止手段としてニードルバルブの代わりに、ピストン２を回転可能に支持するためのベアリング４１と、ピストン２に回転駆動力を与えるためのモータ４２と、シリンダ９に形成されたシリンダ流路４０とを設けた点とにおいて図１の構成と異なる。
【００５８】
シリンダ流路４０は、ピストン内流路１４の開口部とシリンダ流路１３の開口部とが対向するピストン２の位置からピストン２をたとえば４５°回転させ、かつ軸方向に移動させたときに、ピストン内流路１４の開口部とシリンダ流路４０の開口部とが対向するような位置に配置されている。なお、モータ移動部１５がモータ磁気回路部１６の中心にあるときにピストン内流路１４とシリンダ流路１３とが一致する。
【００５９】
なお、これ以外の構成については図１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明は省略する。
【００６０】
本実施の形態では、ピストン２の振幅方向を軸として回転制御可能なようにベアリング４１とモータ４２とが組込まれている。通常時は、ピストン２の振幅を行なうと、モータ移動部１５がモータ磁気回路部１６の中心にきたときにピストン内流路１４とシリンダ流路１３とが一致するため、このときガス圧の調整が行なわれる。
【００６１】
ピストン２の振幅が大きくなるにつれて、ピストン２の振幅の中心が圧縮空間側またはその反対へ移動した場合、圧縮空間とシリンダ外部空間との圧力調整が必要となる。このとき、ピストンを４５°回転させてもう一方のシリンダ流路４０とピストン内流路１４とを一致させてガス圧が調整される。
【００６２】
たとえば、ピストン２の振幅の中心が圧縮空間８側へ移動した場合、ピストン２が圧縮空間８と反対側に移動して圧縮空間８の体積が大きくなり（つまりピストンの非圧縮状態となり）圧力が低い状態になったときに、ピストン内流路１４と対向するようにシリンダ流路４０を設けておく。これにより、シリンダ外部空間１２と圧縮空間８との圧力差が大きくなり、圧縮空間８に流れるガス量が増えるため、圧縮空間８側へ移動していたピストン２の振幅中心が通常の位置まで戻される。
【００６３】
なお、シリンダ流路４０は、ピストン２の振幅に応じて多数設けられてもよい。
【００６４】
本実施の形態では、上記のようにピストン２の低振幅時と高振幅時とでガス圧調整を行なう流路を変更するため、低振幅時から高振幅時まで安定した運転を行なうことが可能となる。
【００６５】
（実施の形態６）
図５は、本発明の実施の形態６におけるスターリング冷凍機のシリンダの構成を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。なお、図５（ａ）は、図５（ｂ）の一点鎖線で切断した場合の断面に対応する。
【００６６】
図５を参照して、本実施の形態の構成は、図３および図４に示す構成と比較して、シリンダ流路の配置位置および個数が異なる。本実施の形態におけるシリンダ流路５０、５１の各々は、シリンダ流路１３の位置の円周方向に沿って配置されており、かつ互いに異なる径を有している。また、これらのシリンダ流路５０、５１の各々は、シリンダ流路１３とも異なる径を有している。シリンダ流路５０、５１は、シリンダ９の円筒部に対称的に２つずつ設けられている。
【００６７】
なお、これ以外の構成については、図３および図４に示す構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明は省略する。
【００６８】
本実施の形態では、ピストン２の振幅が小さいときには、小さいシリンダ流路５１とピストン内流路１４とを対向させて、ガス圧が調整される。ピストン２の振幅が大きくなると、それに応じてシリンダ流路１３のところまでピストン２を回転させて、ガス流量を増やしてガス圧の調整が行なわれる。さらにピストン２の振幅が大きくなると、それに応じてシリンダ流路５０のところまでピストン２を回転させて、ガス流量をさらに増やしてガス圧の調整が行なわれる。
【００６９】
このようにピストン２の振幅の大きさに応じて、ピストン２を回転させることによりシリンダ流路１３、５０、５１を選択し、選択したシリンダ流路１３、５０、５１とピストン内流路１４とを対向させるため、必要なガス流量を確保することができる。シリンダ流路をさらに増やせば、さらに細かいガス圧の調整が可能である。このように無駄なガス流量を抑えることができるため、エネルギロスを抑えることができ、また低振幅時と高振幅時とのガス圧力を簡単に調整することができる。
【００７０】
（実施の形態７）
図６は、本発明の実施の形態７におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。図６を参照して、本実施の形態の構成は、図１に示す構成と比較して、ニードルバルブ２０の代わりに振動中心変動防止手段としてガス流路６０と、そのガス流路６０を開閉可能なバルブ６１とが設けられている点において異なる。ガス流路６０は、ピストン２の圧縮空間８に面する端面から、その逆側の端面にまで貫通するように設けられている。バルブ６１は、たとえばピストン２の圧縮空間８に面する側の端面に配置されている。
【００７１】
なお、これ以外の構成については、図１に示す構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付し、その説明を省略する。
【００７２】
本実施の形態においては、ガス流路６０とバルブ６１とが設けられているため、ピストン２の振幅で圧縮空間８側とシリンダ外部空間１２とのガス圧のバランスが調整できないときにはバルブ６１を開いてガス圧力の調整を行なうことができる。このため、ピストン２の低振幅時と高振幅時とのガス圧力を簡単に調整することができる。
【００７３】
なお、本実施の形態においても、モータ移動部１５がモータ磁気回路部１６の中心にあるときにピストン内流路１４とシリンダ流路１３とが一致することが好ましい。
【００７４】
（実施の形態８）
図７は、本発明の実施の形態８におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。図７を参照して、本実施の形態の構成は、図１に示す構成と比較して、ガス流路の形成位置が異なる。つまり、図１の構成においては、ピストン２にピストン内流路１４が設けられていたが、本実施の形態ではこのピストン流路は設けられておらず、シリンダ流路１３が圧縮空間８とシリンダ外部空間１２とを繋ぐように設けられている。
【００７５】
なお、これ以外の構成については、図１の構成とほぼ同じであるため、同一の部材については同一の符号を付しその説明を省略する。
【００７６】
本実施の形態では、シリンダ流路１３により圧縮空間８とシリンダ外部空間１２とを繋ぎ、そのシリンダ流路１３をニードルバルブ２０により開閉可能としたことにより、圧縮空間８とシリンダ外部空間１２とのガス圧に応じて両空間のガス圧力を調整することができる。
【００７７】
なお、実施の形態１においてはニードルバルブ２０について説明したが、ニードルバルブ２０に限定されず、ピストン内流路１４を開閉可能なバルブであれば本発明に適用することができる。
【００７８】
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。本発明の範囲は上記した説明ではなくて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。
【００７９】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のスターリング機関によれば、流通通路とは別途に振動中心変動防止手段を設けたことにより、パワーピストンの振動中心がその動作中に変動することを防止することができる。これにより、エネルギロスを抑えることができ、また想定した以上にピストンが移動することがなくなるためピストンバネの劣化を防ぐこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態２におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。
【図２】 本発明の実施の形態４におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。
【図３】 本発明の実施の形態５におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。
【図４】 本発明の実施の形態５におけるスターリング冷凍機のシリンダの構成を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。
【図５】 本発明の実施の形態６におけるスターリング冷凍機のシリンダの構成を示す平面図（ａ）、側面図（ｂ）である。
【図６】 本発明の実施の形態７におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。
【図７】 本発明の実施の形態８におけるスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。
【図８】 従来のスターリング冷凍機の構成を概略的に示す断面図である。
【符号の説明】
１ ディスプレーサー、２ ピストン、３ 再生器、４，５ 共振用バネ、６リニアモータ、７ 膨張空間、８ 圧縮空間、９ シリンダ、１０ 放熱部、１１ ピンホール、１２ シリンダ外部、１３ シリンダ流路、１４ ピストン内流路、１５ モータ移動部、１６ モータ磁気回路部、２０ ニードルバルブ、２０１ ニードル、２０２ 調整器、４１ ベアリング、４２ モータ、６０ガス流路、６１ バルブ。

Claims (1)

1. 作動ガスを封入したシリンダ内を往復運動可能に設けられたパワーピストンおよびディスプレーサーを有するフリーピストン型スターリング機関において、
   前記パワーピストンおよび前記ディスプレーサーの間の空間と前記シリンダ外部の空間とを連通するための流通通路と、
   前記流通通路とは別途に設けられた振動中心変動防止手段と、
   前記パワーピストンに取付けられたモータ移動部と、
   前記モータ移動部と対向し、かつ前記パワーピストンを前記シリンダ内で往復運動させるためのモータ磁気回路部とを備え、
   前記流通通路は、前記パワーピストンに形成された第１のガス流路と、前記シリンダに形成された第２のガス流路とを有し、前記モータ移動部の前記往復運動方向の中心位置が前記モータ磁気回路部の前記往復運動方向の中心位置にあるときに、前記第１のガス流路の開口部と前記第２のガス流路の開口部とが対向する通路であり、
   前記振動中心変動防止手段は、前記パワーピストンの振幅が大きいときに前記第１のガス流路の開口部と対向するように、かつ前記シリンダ外部に通じるように前記シリンダに形成された第３のガス流路である、スターリング機関。

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