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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2022115175
(43)【公開日】2022-08-09
(54)【発明の名称】スターリング機関及びその調整方法
(51)【国際特許分類】
F02G 1/043 20060101AFI20220802BHJP
F25B 9/14 20060101ALI20220802BHJP
【ＦＩ】
F02G1/043 A
F02G1/043 F
F25B9/14 520A
F25B9/14 520E
【審査請求】有
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021011668
(22)【出願日】2021-01-28
(71)【出願人】
【識別番号】000109325
【氏名又は名称】ツインバード工業株式会社
(72)【発明者】
【氏名】井上 峰幸
(72)【発明者】
【氏名】谷川 淳
(72)【発明者】
【氏名】小田 清貴
(57)【要約】
【課題】容易に特性を調整することができるスターリング機関を提供すること。
【解決手段】中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのピストン２３と、このピストン２３に結合されてこのピストン２３と共に動作する可動体としてのリニアモータ２４の可動子２６及び接続体２５とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記可動子２６とピストン２３との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を調整する調整機構としてのスペーサ４５，４６を有することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【選択図】図１
【解決手段】中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのピストン２３と、このピストン２３に結合されてこのピストン２３と共に動作する可動体としてのリニアモータ２４の可動子２６及び接続体２５とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記可動子２６とピストン２３との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を調整する調整機構としてのスペーサ４５，４６を有することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体とを有するスターリング機関において、
前記可動体と往復体との位置関係を調整することで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整する調整機構を有することを特徴とするスターリング機関。
前記可動体と往復体との位置関係を調整することで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整する調整機構を有することを特徴とするスターリング機関。
【請求項2】
前記調整機構が、前記可動体と往復体との間に設けられるスペーサであることを特徴とする請求項１記載のスターリング機関。
【請求項3】
前記調整機構が、前記往復体に設けられる第一段差部と、前記可動体に設けられる第二段差部とを有して構成され、これらの第一段差部と第二段差部の少なくとも一方が、中心軸線方向の位置を違えた複数段の当接面を有し、これらの第一段差部と第二段差部とが対向して設けられると共に、前記第一段差部と第二段差部の互いに当接する当接面が選択可能となるように構成されることを特徴とする請求項１記載のスターリング機関。
【請求項4】
中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体と、この可動体に結合されて前記往復体と可動体の動作を制御する制御体を有するスターリング機関において、
前記可動体と制御体との位置関係を調整することで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整する調整機構を有することを特徴とするスターリング機関。
前記可動体と制御体との位置関係を調整することで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整する調整機構を有することを特徴とするスターリング機関。
【請求項5】
前記調整機構が、前記可動体と制御体との間に設けられるスペーサであることを特徴とする請求項４に記載のスターリング機関。
【請求項6】
前記調整機構が、前記可動体に設けられる第一段差部と、前記制御体に設けられる第二段差部とを有して構成され、これらの第一段差部と第二段差部の少なくとも一方が、中心軸線方向の位置を違えた複数段の当接面を有し、これらの第一段差部と第二段差部とが対向して設けられると共に、前記第一段差部と第二段差部の互いに当接する当接面が選択可能となるように構成されることを特徴とする請求項４に記載のスターリング機関。
【請求項7】
中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体とを有するスターリング機関の調整方法において、
軸方向長さの異なる複数の前記往復体を用意し、これらの何れかを前記可動体に結合させることで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整することを特徴とするスターリング機関の調整方法。
軸方向長さの異なる複数の前記往復体を用意し、これらの何れかを前記可動体に結合させることで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整することを特徴とするスターリング機関の調整方法。
【請求項8】
中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体とを有するスターリング機関の調整方法において、
軸方向長さの異なる複数の前記可動体を用意し、これらの何れかを前記往復体に結合させることで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整することを特徴とするスターリング機関の調整方法。
軸方向長さの異なる複数の前記可動体を用意し、これらの何れかを前記往復体に結合させることで、前記シリンダ内における前記往復体の初期位置を調整することを特徴とするスターリング機関の調整方法。
【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するものである。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のスターリング機関としては、ケーシングと、このケーシング内に設けられて中心軸線を有するシリンダと、このシリンダと同軸で且つこのシリンダ内を往復動可能に設けられるピストン（本願発明の往復体に相当する）と、前記シリンダと同軸で且つこのシリンダ内を往復動可能に設けられるディスプレイサー（本願発明の往復体に相当する）とを有し、前記シリンダ内で且つ前記ピストンとディスプレイサーの間に圧縮室が設けられると共に、前記ケーシング内で且つ前記ディスプレイサーの反ピストン側に膨張室が設けられたものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、前記圧縮室及び膨張室は、前記ピストンとディスプレイサーの動作によって体積及び圧力が変動する。また、前記圧縮室と膨張室は連通している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特許第３７６９７５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
このようなスターリング機関は、圧縮室の体積及び膨張室の体積によって、その特性が変化する。例えば、スターリング機関がスターリング冷凍機であれば、膨張室周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等が変化することが考えられる。そして、これらの特性は、スターリング機関の用途によって調整できるようにしておくことが望ましいが、従来の構造では、特定の物理的寸法に固定されていた。そして、スターリング機関の特性を調整しようとした場合、微調整程度の寸法の調整であっても、調整の度に部品を製作する必要があった。
【0005】
本発明は以上の問題点を解決し、容易に特性を調整することができるスターリング機関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】
【0006】
本発明の請求項１に記載のスターリング機関は、中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体とを有するスターリング機関において、前記可動体と往復体との位置関係を調整することで、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置を調整する調整機構を有することを特徴とするものである。
【0007】
また、本発明の請求項２に記載のスターリング機関は、請求項１において、前記調整機構が、前記可動体と往復体との間に設けられるスペーサであることを特徴とするものである。
【0008】
また、本発明の請求項３に記載のスターリング機関は、請求項１において、前記調整機構が、前記往復体に設けられる第一段差部と、前記可動体に設けられる第二段差部とを有して構成され、これらの第一段差部と第二段差部の少なくとも一方が、中心軸線方向の位置を違えた複数段の当接面を有し、これらの第一段差部と第二段差部とが対向して設けられると共に、前記第一段差部と第二段差部の互いに当接する当接面が選択可能となるように構成されることを特徴とするものである。
【0009】
また、本発明の請求項４に記載のスターリング機関は、中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体と、この可動体に結合されて前記往復体と可動体の動作を制御する制御体を有するスターリング機関において、前記可動体と制御体との位置関係を調整することで、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置を調整する調整機構を有することを特徴とするものである。
【0010】
また、本発明の請求項５に記載のスターリング機関は、請求項４において、前記調整機構が、前記可動体と制御体との間に設けられるスペーサであることを特徴とするものである。
【0011】
また、本発明の請求項６に記載のスターリング機関は、請求項４において、前記調整機構が、前記可動体に設けられる第一段差部と、前記制御体に設けられる第二段差部とを有して構成され、これらの第一段差部と第二段差部の少なくとも一方が、中心軸線方向の位置を違えた複数段の当接面を有し、これらの第一段差部と第二段差部とが対向して設けられると共に、前記第一段差部と第二段差部の互いに当接する当接面が選択可能となるように構成されることを特徴とするものである。
【0012】
また、本発明の請求項７に記載のスターリング機関の調整方法は、中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体とを有するスターリング機関の調整方法において、軸方向長さの異なる複数の前記往復体を用意し、これらの何れかを前記可動体に結合させることで、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置を調整することを特徴とするものである。
【0013】
更に、本発明の請求項８に記載のスターリング機関の調整方法は、中心軸線を有するシリンダ内を往復動可能に設けられる往復体と、この往復体に結合されてこの往復体と共に動作する可動体とを有するスターリング機関の調整方法において、軸方向長さの異なる複数の前記可動体を用意し、これらの何れかを前記往復体に結合させることで、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置を調整することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【0014】
本発明の請求項１に記載のスターリング機関は、以上のように構成することにより、前記調整機構によって前記シリンダ内における前記往復体の静止位置が調整されるので、スターリング機関の特性を容易に調整することができる。
【0015】
なお、前記調整機構を、前記可動体と往復体との間に設けられるスペーサとすることにより、スターリング機関の特性をより容易に調整することができる。
【0016】
また、前記調整機構が、前記往復体に設けられる第一段差部と、前記可動体に設けられる第二段差部とを有して構成され、これらの第一段差部と第二段差部の少なくとも一方が、中心軸線方向の位置を違えた複数段の当接面を有し、これらの第一段差部と第二段差部とが対向して設けられると共に、前記第一段差部と第二段差部の互いに当接する当接面が選択可能となるように構成されることにより、質量を増加させることなく、また、部品数を増やすことなく、スターリング機関の特性をより容易に調整することができる。
【0017】
また、本発明の請求項４に記載のスターリング機関は、以上のように構成することにより、前記調整機構によって前記シリンダ内における前記往復体の静止位置が調整されるので、スターリング機関の特性を容易に調整することができる。
【0018】
なお、前記調整機構を、前記可動体と制御体との間に設けられるスペーサとすることにより、スターリング機関の特性をより容易に調整することができる。
【0019】
また、前記調整機構が、前記可動体に設けられる第一段差部と、前記制御体に設けられる第二段差部とを有して構成され、これらの第一段差部と第二段差部の少なくとも一方が、中心軸線方向の位置を違えた複数段の当接面を有し、これらの第一段差部と第二段差部とが対向して設けられると共に、前記第一段差部と第二段差部の互いに当接する当接面が選択可能となるように構成されることにより、質量を増加させることなく、また、部品数を増やすことなく、スターリング機関の特性をより容易に調整することができる。
【0020】
また、本発明の請求項７に記載のスターリング機関の調整方法は、以上のように行うことにより、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置が調整されるので、スターリング機関の特性を容易に調整することができる。
【0021】
更に、本発明の請求項８に記載のスターリング機関の調整方法は、以上のように行うことにより、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置が調整されるので、スターリング機関の特性を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0022】
【図1】本発明の第一の実施形態を示すスターリング機関としてのスターリング冷凍機における全体断面図である。
【図2】同、往復体としてのピストンと可動体としての可動子及び接続体を含む組立体の分解断面図である。
【図3】本発明の第二の実施形態を示すスターリング機関としてのスターリング冷凍機における、往復体としてのピストンと可動体としての可動子及び接続体を含む組立体の分解断面図である。
【図4】同、往復体としてのピストンと可動体としての可動子の要部を周方向に展開した説明図である。
【図5】本発明の第三の実施形態を示すスターリング機関としてのスターリング冷凍機における往復体としてのピストンと可動体としての可動子及び接続体を含む組立体の分解断面図である。
【図6】本発明の第四の実施形態を示すスターリング機関としてのスターリング冷凍機における、往復体としてのディスプレイサーと可動体としてのロッドと制御体としての第二板バネを含む組立体の分解断面図である。
【図7】本発明の第五の実施形態を示すスターリング機関としてのスターリング冷凍機における、往復体としてのディスプレイサーと可動体としてのロッドと制御体としての第二板バネを含む組立体の分解断面図である。
【図8】本発明の第六の実施形態を示すスターリング機関としてのスターリング冷凍機における、往復体としてのピストンと可動体としての可動子及び接続体と制御体としての第一板バネを含む組立体の説明図であり、（ａ）は分解断面図、（ｂ）は接続体を第一板バネ側から見た外観図、（ｃ）は第一板バネを接続体側から見た外観図である。
【図9】同、可動体としての接続体と制御体としての第一板バネの要部を周方向に展開した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0023】
以下、本発明の第一の実施形態について、図１及び図２に基づいて説明する。１は本発明の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である。このスターリング冷凍機１は、金属製のケーシング２を有する。そして、このケーシング２は、第一ケーシング体３と第二ケーシング体４とを有する。前記第一ケーシング体３は、小径円筒状に形成された円筒部５と、基端が開放した大径部６とを有して一体に形成される。そして、前記円筒部５は、閉塞された先端部７と、中間部８と、基部９とを有する。また、前記大径部６は、略円形の突曲面状に形成された一端面部１０と、短円筒状の側面部１１とを有する。同様に、前記第二ケーシング体４は、円筒状の側面部１２と、略円形の突曲面状に形成された他端面部１３とを有する。そして、前記大径部６と前記第二ケーシング体４とで、円筒状の胴部１４が形成される。
【0024】
前記円筒部５の内部には、前記胴部１４の内部まで延びるシリンダ１５が、前記円筒部５に対して同軸的に挿入されて設けられる。即ち、前記シリンダ１５の中心軸線Ｘは、前記円筒部５の中心軸線Ｘと一致する。なお、前記シリンダ１５の内面の半径はＲである。そして、前記シリンダ１５は金属を用いて成形される。そして、前記シリンダ１５の先端側の内側には、往復体としてのディスプレイサー１６が中心軸線Ｘ方向に摺動可能に収容される。また、このディスプレイサー１６の先端と前記円筒部５の先端部７の間には膨張室Ｅが形成され、隙間１７によって前記シリンダ１５の内外が連通される。また、前記中間部８において、前記円筒部５の内周と前記シリンダ１５の外周との間に再生器１８が設けられると共に、前記基部９において、前記シリンダ１５の内外を連通する連通孔１９が前記シリンダ１５自体に形成される。また、前記円筒部５の先端部７の内周と前記シリンダ１５の先端外周との間には、吸熱フィン２０が設けられると共に、前記再生器１８と連通孔１９の間において、前記円筒部５の内周と前記シリンダ１５の外周との間に排熱フィン２１が設けられる。そして、前記シリンダ１５の内部先端から隙間１７、吸熱フィン２０、再生器１８、排熱フィン２１、連通孔１９を通って前記シリンダ１５内の圧縮室Ｃに至る経路２２が形成される。更に、前記胴部４内において、前記シリンダ１５の基部側の内側には、往復体としてのピストン２３が中心軸線Ｘ方向に摺動可能に収容される。そして、このピストン２３の基端部は、リニアモータ２４に対して同軸的に連結される。なお、このリニアモータ２４は、接続体２５によって前記ピストン２３の基端に接続されて前記シリンダ１５の基端側の外周に同軸状に延設された可動体としての可動子２６と、この可動子２６の外周に近接して設けられた環状の固定子２７とを有して構成される。なお、前記接続体２５も可動体に含まれる。
【0025】
また前記ピストン２３に可動子２６を接続させる前記接続体２５には、前記ピストン２３の動作を制御するための制御体としての第一板バネ２８が接続される。さらに、前記ディスプレイサー１６の基端側に、このディスプレイサー１６と共に動作する可動体としてのロッド２９の一端が接続されると共に、このロッド２９の他端に、制御体としての第二板バネ３０が接続される。なお、前記ロッド２９は、前記ピストン２３の中心を貫通して中心軸線Ｘ方向に延びる。また、前記第一及び第二板バネ２８，３０は、前記胴部１４内において前記シリンダ１５の基端側の外部に配置されると共に、前記第一板バネ２８よりも第二板バネ３０が前記シリンダ１５の基端側から離れた位置に配置される。
【0026】
前記ピストン２３と接続体２５と可動子２６と第一板バネ２８との組立体について詳述する。前記ピストン２３は中空円筒状に形成される。そして、このピストン２３の先端２３Ａ中央には、前記ロッド２９が挿通される貫通孔３１が形成される。また、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は開口しており、この開口部の内面に雌ネジ３２が形成される。前記接続体２５は、中心軸線Ｘ方向に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内に前記ロッド２９が挿通される。そして、中心軸線Ｘ方向の両側に、第一雄ネジ３４と第二雄ネジ３５が形成される。また、前記各雄ネジ３４，３５にそれぞれ近接して、第一挟持面３６と第二挟持面３７が形成される。前記可動子２６は、枠３８と、この枠３８の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠３８は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠３８は、環状に形成される被挟持部４０と、この被挟持部４０の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される案内筒部４１と、この案内筒部４１の先端部から外方向に延びて形成される拡径部４２と、この拡径部４２の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される円筒部４３とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部４３に固定される。そして、前記被挟持部４０には、前記接続体２５の第一雄ネジ３４が挿通される貫通孔４４が形成される。そして、この貫通孔４４を介して、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ３２とが螺合する。このように、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ３２とが螺合することで、前記被挟持部４０が、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記接続体２５の第一挟持面３６とで挟持される。これによって、前記ピストン２３と接続体２５と可動子２６とが一体化される。この際、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は、前記枠体３８の案内筒部４１内に挿入される。なお、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記被挟持部４０との間には、調整機構としての環状のスペーサ４５又は４６が配置可能である。前記第一板バネ２８の中央部には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に前記第二雄ネジ３５が挿通される。そして、前記第二雄ネジ３５を前記貫通孔に挿通した後、前記第二雄ネジ３５にナット４７が螺合することで、前記第一板バネ２８が前記接続体２５の第二挟持面３７と前記ナット４７とで挟持される。
【0027】
前記ロッド２９の他端には雄ネジ４８が形成される。前記第二板バネ３０の中央部には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に前記雄ネジ４８が挿通される。そして、前記雄ネジ４８を前記貫通孔に挿通した後、前記雄ネジ４８にナット４９が螺合することで、前記第二板バネ３０が前記ロッド２９と前記ナット４９とで挟持される。
【0028】
なお、図１における５０は、前記第二ケーシング体４の他端面部１３に設けられた振動吸収ユニットであり、前記シリンダ１５の中心軸線Ｘと同軸となるように配置された取付部５１及びこの取付部５１に接続される接続部５２を介して、同軸状に板バネ５３とバランスウエイト５４が重なるように配置される。
【0029】
前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置調整について説明する。図２に示すように、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記枠３８の被挟持部４０との間には、前記スペーサ４５又は４６が配置可能である。なお、図２（ａ）に示すように、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記枠３８の被挟持部４０との間に、何れのスペーサ４５，４６も配置しなくても良い。前記スペーサ４５の厚さはＴ１であり、前記スペーサ４６の厚さはＴ２である。そして、Ｔ２はＴ１の二倍である（２Ｔ１＝Ｔ２）。なお、図示しないが、前記スペーサ４６を用いる代わりに、前記スペーサ４５を二つ中心軸線Ｘ方向に重ねて、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記枠３８の被挟持部４０との間に配置しても良い。また、前記ピストン２３の長さはＬｐである。そして、前記接続体２５の第一雄ネジ３４を前記可動子２６の枠３８の貫通孔４４に挿入した後、前記ピストン２３の雌ネジ３２と螺合させる。これによって、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記接続体２５の第一挟持面３６との間に前記可動子２６が挟持され、前記ピストン２３と可動子２６が結合される。更に、前記接続体２５の第二雄ネジ３５を前記第一板バネ２８の中央に形成された図示しない取付孔に挿入した後、前記ナット４７と螺合させる。これによって、前記接続体２５の第二挟持面３７と前記ナット４７との間に前記第一板バネ２８が挟持され、前記接続体２５と第一板バネ２８が結合される。このようにして、前記ピストン２３と接続体２５と可動子２６と第一板バネ２８との組立体が構成される。
【0030】
図２（ａ）では、前記被挟持部４０から前記ピストン２３の先端２３Ａまでの距離は、前記ピストン２３の長さＬｐと等しい。これに対し、図２（ｂ）では、厚さＴ１の前記スペーサ４５が前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記被挟持部４０との間に挟まれているので、前記被挟持部４０から前記ピストン２３の先端２３Ａまでの距離は、Ｌｐ＋Ｔ１となる。また、図２（ｃ）では、厚さＴ２の前記スペーサ４６が前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記被挟持部４０との間に挟まれているので、前記被挟持部４０から前記ピストン２３の先端２３Ａまでの距離は、Ｌｐ＋Ｔ２（＝Ｌｐ＋２Ｔ１）となる。従って、図２（ｂ）は、図２（ａ）よりも、長さＴ１の分、前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置が、前記ディスプレイサー１６側となる。同様に、図２（ｃ）は、図２（ａ）よりも、長さＴ２（＝２Ｔ１）の分、前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置が、前記ディスプレイサー１６側となる。
【0031】
このように、前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、前記ピストン２３と可動子２６との間に何も挟まないか、又は前記スペーサ４５或いは４６を挟むだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【0032】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのピストン２３と、このピストン２３に結合されてこのピストン２３と共に動作する可動体としてのリニアモータ２４の可動子２６及び接続体２５とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記可動子２６とピストン２３との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を調整する調整機構としてのスペーサ４５，４６を有することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができるものである。
【0033】
また、前記調整機構を、前記可動子２６とピストン２３との間に設けられるスペーサ４５，４６とすることにより、スターリング冷凍機１の特性をより容易に調整することができるものである。
【0034】
【0035】
往復体としてのピストン６１と、可動体としての接続体２５と、可動体としての可動子６２と、制御体としての第一板バネ２８とで組立体が形成される。前記ピストン６１は中空円筒状に形成される。そして、このピストン６１の先端６１Ａ中央には、ディスプレイサー１６に接続されるロッド２９が挿通される貫通孔６３が形成される。また、前記ピストン６１の基端６１Ｂ側は開口しており、この開口部の内面に雌ネジ６４が形成される。また、前記ピストン６１の基端６１Ｂには、調整機構を構成する第一段差部６５が形成される。前記接続体２５は、中心軸線Ｘ方向に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内に前記ロッド２９が挿通される。そして、中心軸線Ｘ方向の両側に、第一雄ネジ３４と第二雄ネジ３５が形成される。また、前記各雄ネジ３４，３５にそれぞれ近接して、第一挟持面３６と第二挟持面３７が形成される。前記可動子６２は、枠６６と、この枠６６の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠６６は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠６６は、環状に形成される被挟持部６７と、この被挟持部６７の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される案内筒部６８と、この案内筒部６８の先端部から外方向に延びて形成される拡径部６９と、この拡径部６９の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される円筒部７０とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部７０に固定される。そして、前記被挟持部６７には、前記接続体２５の第一雄ネジ３４が挿通される貫通孔７１が形成される。そして、この貫通孔７１を介して、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ６４とが螺合する。このように、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ６４とが螺合することで、前記被挟持部６７が、前記ピストン６１の基端６１Ｂと前記接続体２５の第一挟持面３６とで挟持される。これによって、前記ピストン６１と接続体２５と可動子６２とが一体化される。この際、前記ピストン６１の基端６１Ｂ側は、前記枠体６６の案内筒部６８内に挿入される。なお、前記被挟持部６７及び案内筒部６８には、調整機構を構成する第二段差部７２が形成される。前記第一板バネ２８の中央部には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に前記第二雄ネジ３５が挿通される。そして、前記第二雄ネジ３５を前記貫通孔に挿通した後、前記第二雄ネジ３５にナット４７が螺合することで、前記第一板バネ２８が前記接続体２５の第二挟持面３７と前記ナット４７とで挟持される。
【0036】
前記第一段差部６５について詳述する。この第一段差部６５は、中心軸線Ｘ方向に高さの異なる階段状の当接面を有する。本例では、第一面６５Ａと、第二面６５Ｂと、第三面６５Ｃとを有する。これらの第一面６５Ａと、第二面６５Ｂと、第三面６５Ｃは、それぞれ前記ピストン６１の周方向に等角度間隔で複数設けられる。本例では、前記第一面６５Ａと第二面６５Ｂと第三面６５Ｃは、π／２間隔で４つずつ設けられる。前記第一面６５Ａは、前記ピストン６１の先端６１Ａから最も離れた位置にある。また、前記第三面６５Ｃは、前記ピストン６１の先端６１Ａから最も近い位置にある。前記第二面６５Ｂは、前記第一面６５Ａと第三面６５Ｃとの中間に位置する。そして、前記第一面６５Ａと前記第二面６５Ｂとの段差寸法はＳである。また、前記前記第二面６５Ｂと第三面６５Ｃとの段差寸法もＳである。
【0037】
前記第二段差部７２について詳述する。この第二段差部７２は、中心軸線Ｘ方向に高さの異なる階段状の当接面を有する。本例では、第一面７２Ａと、第二面７２Ｂと、第三面７２Ｃとを有する。これらの第一面７２Ａと、第二面７２Ｂと、第三面７２Ｃは、それぞれ前記枠６２の周方向に等角度間隔で複数設けられる。本例では、前記第一面７２Ａと第二面７２Ｂと第三面７２Ｃは、π／２間隔で４つずつ設けられる。前記第一面７２Ａは、前記ピストン６１の先端６１Ａから最も離れた位置にある。また、前記第三面７２Ｃは、前記ピストン６１の先端６１Ａから最も近い位置にある。前記第二面７２Ｂは、前記第一面７２Ａと第三面７２Ｃとの中間に位置する。そして、前記第一面７２Ａと前記第二面７２Ｂとの段差寸法はＳである。また、前記前記第二面７２Ｂと第三面７２Ｃとの段差寸法もＳである。
【0038】
前記ピストン６１の先端６１Ａの静止位置調整について説明する。図３及び図４に示すように、前記第一段差部６５の第一面６５Ａ～第三面６５Ｃと、前記第二段差部７２の第一面７２Ａ～第三面７２Ｃとが当接可能である。図３（ａ）では、前記第一段差部６５の第一面６５Ａと前記第二段差部７２の第一面７２Ａ、前記第一段差部６５の第二面６５Ｂと前記第二段差部７２の第二面７２Ｂ、及び前記第一段差部６５の第三面６５Ｃと前記第二段差部７２の第三面７２Ｃが当接する。一方、図３（ｂ）では、前記第一段差部６５の第一面６５Ａと前記第二段差部７２の第二面７２Ｂ、及び前記第一段差部６５の第二面６５Ｂと前記第二段差部７２の第三面７２Ｃが当接する。この場合、前記第一段差部６５の第三面６５Ｃは、前記第二段差部７２の第一面７２Ａとは当接しない。また、図３（ｃ）では、前記第一段差部６５の第一面６５Ａと前記第二段差部７２の第三面７２Ｃが当接する。この場合、前記第一段差部６５の第二面６５Ｂ及び第三面６５Ｃは、それぞれ前記第二段差部７２の第一面７２Ａ及び第二面７２Ｂとは当接しない。そして、図３（ａ）～（ｃ）の何れかの状態で、前記接続体２５の第一雄ネジ３４を前記可動子６２の枠６６の貫通孔７１に挿入した後、前記ピストン６１の雌ネジ６４と螺合させる。これによって、前記ピストン６１と可動子６２が結合される。更に、前記接続体２５の第二雄ネジ３５を前記第一板バネ２８の中央に形成された図示しない取付孔に挿入した後、前記ナット４７と螺合させる。これによって、前記接続体２５と第一板バネ２８が結合される。このようにして、前記ピストン６１と接続体２５と可動子６２と第一板バネ２８との組立体が構成される。
【0039】
図３（ａ）では、前記第二段差部７２の第一面７２Ａから前記ピストン６１の先端６１Ａまでの距離は、前記ピストン６１の長さＬｐと等しい。これに対し、図３（ｂ）では、前記第二段差部７２の第一面７２Ａと第二面７２Ｂの段差寸法Ｓの分、前記ピストン６１が前記被挟持部６７から離れた位置となるため、前記第二段差部７２の第一面７２Ａから前記ピストン６１の先端６１Ａまでの距離は、Ｌｐ＋Ｓとなる。また、図３（ｃ）では、前記第二段差部７２の第一面７２Ａと第三面７２Ｃの段差寸法２Ｓの分、前記ピストン６１が前記被挟持部６７から離れた位置となるため、前記第二段差部７２の第一面７２Ａから前記ピストン６１の先端６１Ａまでの距離は、Ｌｐ＋２Ｓとなる。従って、図３（ｂ）は、図３（ａ）よりも、長さＳの分、前記ピストン６１の先端６１Ａの静止位置が、前記ディスプレイサー１６側となる。同様に、図３（ｃ）は、図３（ａ）よりも、長さ２Ｓの分、前記ピストン６１の先端６１Ａの静止位置が、前記ディスプレイサー１６側となる。
【0040】
このように、前記ピストン６１の先端６１Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、前記第一段差部６５の第一面６５Ａ、第二面６５Ｂ、第三面６５Ｃと、前記第二段差部７２の第一面７２Ａ、第二面７２Ｂ、第三面７２Ｃのどれを当接させるかを選択するだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【0041】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのピストン６１と、このピストン６１に結合されてこのピストン６１と共に動作する可動体としてのリニアモータ２４の可動子６２とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記可動子６２とピストン６１との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ピストン６１の先端６１Ａの静止位置を調整する調整機構としての第一段差部６５と第二段差部７２を有することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができるものである。
【0042】
また、前記調整機構が、前記ピストン６１に設けられて中心軸線Ｘ向の位置を違えた複数段の当接面としての第一面６５Ａ、第二面６５Ｂ、第三面６５Ｃを有する第一段差部６５と、前記可動子６２に設けられて中心軸線Ｘ方向の位置を違えた複数段の当接面としての第一面７２Ａ、第二面７２Ｂ、第三面７２Ｃを有する第二段差部７２とを有して構成され、これらの第一段差部６５と第二段差部７２とが対向して設けられると共に、前記第一段差部６５の第一面６５Ａ、第二面６５Ｂ、第三面６５Ｃと、第二段差部７２の第一面７２Ａ、第二面７２Ｂ、第三面７２Ｃのどれを当接させるかが選択可能となるように構成することで、質量を増加させることなく、また、部品数を増やすことなく、スターリング冷凍機１の特性をより容易に調整することができる。
【0043】
次に、本発明の第三の実施形態について、図５に基づいて説明する。なお、前述した第一の実施形態と共通する部分については、共通の符号を付し、その説明を省略する。
【0044】
往復体としてのピストン８０と、可動体としての接続体２５と、可動体としての可動子２６と、制御体としての第一板バネ２８とで組立体が形成される。前記ピストン８０は、第一ピストン８１、第二ピストン８２、第三ピストン８３の何れかから選択可能である。前記第一ピストン８１の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｐ１である。前記第二ピストン８２の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｐ２である。前記第三ピストン８３の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｐ３である。そして、Ｌｐ１とＬｐ２の差はΔＬｐである。また、Ｌｐ２とＬｐ３の差もΔＬｐである。即ち、Ｌｐ１とＬｐ３の差は２ΔＬｐである。そして、前記第一ピストン８１と第二ピストン８２と第三ピストン８３は、中心軸線Ｘ方向の長さ及び質量以外は同じである。前記各ピストン８１，８２，８３は、それぞれ中空円筒状に形成される。そして、これらのピストン８１，８２，８３の先端８１Ａ，８２Ａ，８３Ａ中央には、ディスプレイサー１６に接続されるロッド２９が挿通される貫通孔８４がそれぞれ形成される。また、前記各ピストン８１，８２，８３の基端８１Ｂ，８２Ｂ，８３Ｂ側は開口しており、これらの開口部の内面に雌ネジ８５が形成される。
【0045】
前記接続体２５は、中心軸線Ｘ方向に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内に前記ロッド２９が挿通される。そして、中心軸線Ｘ方向の両側に、第一雄ネジ３４と第二雄ネジ３５が形成される。また、前記各雄ネジ３４，３５にそれぞれ近接して、第一挟持面３６と第二挟持面３７が形成される。前記可動子２６は、枠３８と、この枠３８の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠３８は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠３８は、環状に形成される被挟持部４０と、この被挟持部４０の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される案内筒部４１と、この案内筒部４１の先端部から外方向に延びて形成される拡径部４２と、この拡径部４２の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される円筒部４３とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部４３に固定される。そして、前記被挟持部４０には、前記接続体２５の第一雄ネジ３４が挿通される貫通孔４４が形成される。そして、この貫通孔４４を介して、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ８５とが螺合する。
【0046】
このように、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ８５とが螺合することで、前記被挟持部４０が、前記各ピストン８１，８２，８３の基端８１Ｂ，８２Ｂ，８３Ｂの何れかと前記接続体２５の第一挟持面３６とで挟持される。これによって、前記各ピストン８１，８２，８３の何れかと接続体２５と可動子２６とが一体化される。この際、前記各ピストン８１，８２，８３の基端８１Ｂ，８２Ｂ，８３Ｂ側は、前記枠体３８の案内筒部４１内に挿入される。前記第一板バネ２８の中央部には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に前記第二雄ネジ３５が挿通される。そして、前記第二雄ネジ３５を前記貫通孔に挿通した後、前記第二雄ネジ３５にナット４７が螺合することで、前記第一板バネ２８が前記接続体２５の第二挟持面３７と前記ナット４７とで挟持される。
【0047】
前記ピストン８０の先端８０Ａの静止位置調整について説明する。図５（ａ）では、前記第一ピストン８１と可動子２６と接続体２５と第一板バネ２８とで組立体が形成される。図５（ｂ）では、前記第二ピストン８２と可動子２６と接続体２５と第一板バネ２８とで組立体が形成される。図５（ｃ）では、前記第三ピストン８３と可動子２６と接続体２５と第一板バネ２８とで組立体が形成される。そして、図５（ａ）～（ｃ）の何れかの状態で、前記接続体２５の第一雄ネジ３４を前記可動子２６の枠３８の貫通孔４４に挿入した後、前記各ピストン８１，８２，８３の何れかの雌ネジ８５と螺合させる。これによって、前記ピストン８１，８２，８３の何れかと可動子２６が結合される。更に、前記接続体２５の第二雄ネジ３５を前記第一板バネ２８の中央に形成された図示しない取付孔に挿入した後、前記ナット４７と螺合させる。これによって、前記接続体２５と第一板バネ２８が結合される。このようにして、前記各ピストン８１，８２，８３の何れかと接続体２５と可動子２６と第一板バネ２８との組立体が構成される。
【0048】
図５（ａ）では、前記被挟持部４０から前記ピストン８１の先端８１Ａまでの距離は、前記ピストン８１の長さＬｐ１と等しい。同様に、図５（ｂ）では、前記被挟持部４０から前記ピストン８２の先端８２Ａまでの距離は、前記ピストン８２の長さＬｐ２と等しい。また、図５（ｃ）では、前記被挟持部４０から前記ピストン８３の先端８３Ａまでの距離は、前記ピストン８３の長さＬｐ３と等しい。従って、図５（ｂ）は、図５（ａ）よりも、長さΔＬｐの分、前記ピストン８０の先端８０Ａの静止位置が、前記ディスプレイサー１６側となる。同様に、図５（ｃ）は、図５（ａ）よりも、長さ２ΔＬｐの分、前記ピストン８０の先端８０Ａの静止位置が、前記ディスプレイサー１６側となる。
【0049】
このように、前記ピストン８０の先端８０Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、長さの異なる前記各ピストン８１，８２，８３のどれを用いるかを選択するだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【0050】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのピストン８０と、このピストン８０に結合されてこのピストン８０と共に動作する可動体としての可動子２６を有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる第一ピストン８１と第二ピストン８２と第三ピストン８３を用意し、これらの何れかを前記可動子２６に結合させることで、前記シリンダ１５内における前記ピストン８０の先端８０Ａの静止位置を調整するので、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【0051】
次に、本発明の第四の実施形態について、図６に基づいて説明する。なお、前述した第一の実施形態と共通する部分については、共通の符号を付し、その説明を省略する。
【0052】
ケーシング２の内部にはシリンダ１５が設けられる。そして、このシリンダ１５の先端側の内側には、往復体としてのディスプレイサー９０が中心軸線Ｘ方向に摺動可能に収容される。前記ディスプレイサー９０は、第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３の何れかから選択可能である。前記第一ディスプレイサー９１の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｄ１である。前記第二ディスプレイサー９２の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｄ２である。前記第三ディスプレイサー９３の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｄ３である。そして、Ｌｄ１とＬｄ２の差はΔＬｄである。また、Ｌｄ２とＬｄ３の差もΔＬｄである。即ち、Ｌｄ１とＬｄ３の差は２ΔＬｄである。そして、前記第一ディスプレイサー９１と第二ディスプレイサー９２と第三ディスプレイサー９３は、中心軸線Ｘ方向の長さ及び質量以外は同じである。さらに、前記ディスプレイサー９０の基端９０Ｂ（前記各ディスプレイサー９１，９２，９３の基端９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂ）側に、このディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド９４の一端が接続されると共に、このロッド９４の他端に、制御体としての第二板バネ３０が接続される。なお、前記ロッド９４は、ピストン２３の中心を貫通して中心軸線Ｘ方向に延びる。
【0053】
前記ロッド９４について詳述する。このロッド９４の他端には雄ネジ９５が形成されると共に、この雄ネジ９５の基端部分にフランジ部９６が形成される。前記ディスプレイサー９０に接続された状態において、前記ロッド９４における前記フランジ部９６からディスプレイサー９０の基端９０Ｂまでの長さは、Ｌｒである。そして、前記雄ネジ９５は、前記第二板バネ３０の中央部に形成された図示しない貫通孔に挿通可能とされる。そして、前記雄ネジ９５を前記貫通孔に挿通した後、前記雄ネジ９５にナット４９が螺合することで、前記第二板バネ３０が前記ロッド９４のフランジ部９６と前記ナット４９とで挟持される。なお、前記ロッド９４のフランジ部９６と第二板バネ３０との間には、調整機構としての環状のスペーサ９７又は９８が配置可能である。
【0054】
前記ディスプレイサー９０の静止位置調整について説明する。図６に示すように、前記ロッド９４のフランジ部９６と第二板バネ３０との間には、前記スペーサ９７又は９８が配置可能である。なお、前記ロッド９４のフランジ部９６と第二板バネ３０との間に、何れのスペーサ９７，９８も配置しなくても良い。前記スペーサ９７の厚さはＴ３であり、前記スペーサ９８の厚さはＴ４である。そして、Ｔ４はＴ３の二倍である（２Ｔ３＝Ｔ４）。なお、本例では、Ｔ３とΔＬｄは等しい。このため、以下の説明では、Ｔ３をΔＬｄ、Ｔ４を２ΔＬｄと記載する。また、図示しないが、前記スペーサ９８を用いる代わりに、前記スペーサ９７を二つ中心軸線Ｘ方向に重ねて、前記ロッド９４のフランジ部９６と第二板バネ３０との間に配置しても良い。そして、前記ロッド９４の一端を前記第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３の何れかの基端９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂに接続する。更に、前記ロッド９４の雄ネジ９５を前記第二板バネ３０の中央に形成された図示しない取付孔に挿入した後、前記ナット４９と螺合させる。なお、前記フランジ部９６と第二板バネ３０との間には、前記スペーサ９７，９８の何れも配置されないか、又は何れか一方が配置される。これによって、前記ロッド９４のフランジ部９６と前記ナット４９との間に前記第二板バネ３０が挟持され、前記ロッド９４と第二板バネ３０が結合される。このようにして、前記ディスプレイサー９０とロッド９４と第二板バネ３０との組立体が構成される。
【0055】
これらの組立体の組み合わせは以下の９通りである。なお、ロッド９４は全て共通のため省略する。
【0056】
【表1】
【0057】
また、「組み合わせ２」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａまでの距離は、Ｌｄ１＋Ｌｒ＋ΔＬｄとなる。Ｌｄ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄなので、「組み合わせ２」における前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、ΔＬｄの分、ピストン２３側となる。但し、「組み合わせ２」と「組み合わせ５」とでは、前記ロッド９４及びスペーサ９７が共通なので、「組み合わせ２」における前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置と等しい。これらを換言すれば、「組み合わせ２」は、「組み合わせ５」に比べて、前記膨張室Ｅの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分広くなるが、前記圧縮室Ｃの静止容積は同じである。また、「組み合わせ８」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａまでの距離は、Ｌｄ３＋Ｌｒ＋ΔＬｄとなる。Ｌｄ３＝Ｌｄ２＋ΔＬｄなので、「組み合わせ８」における前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、ΔＬｄの分、反ピストン２３側となる。但し、「組み合わせ８」と「組み合わせ５」とでは前記ロッド９４及びスペーサ９７が共通なので、「組み合わせ８」における前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置と等しい。これらを換言すれば、「組み合わせ８」は、「組み合わせ５」に比べて、前記膨張室Ｅの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分狭くなるが、前記圧縮室Ｃの静止容積は同じである。
【0058】
また、「組み合わせ３」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａまでの距離は、Ｌｄ１＋Ｌｒ＋２ΔＬｄとなる。ここで、Ｌｄ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄなので、Ｌｄ１＋Ｌｒ＋２ΔＬｄ＝Ｌｄ２＋Ｌｒ＋ΔＬｄである。従って、「組み合わせ３」における前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置と同じである。一方、「組み合わせ５」では、前記第二板バネ３０から前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂまでの距離がＬｒ＋ΔＬｄなのに対し、「組み合わせ３」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂまでの距離がＬｒ＋２ΔＬｄである。従って、「組み合わせ３」における前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、反ピストン２３側である。これらを換言すれば、「組み合わせ３」は、「組み合わせ５」に比べて、前記圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分広くなるが、前記膨張室Ｅの静止容積は同じである。また、「組み合わせ７」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａまでの距離は、Ｌｄ３＋Ｌｒとなる。ここで、Ｌｄ３＝Ｌｄ２＋ΔＬｄなので、Ｌｄ３＋Ｌｒ＝Ｌｄ２＋Ｌｒ＋ΔＬｄである。従って、「組み合わせ７」における前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置と同じである。一方、「組み合わせ５」では、前記第二板バネ３０から前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂまでの距離がＬｒ＋ΔＬｄなのに対し、「組み合わせ７」では、前記第三板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂまでの距離がＬｒである。従って、「組み合わせ７」における前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、ピストン２３側である。これらを換言すれば、「組み合わせ７」は、「組み合わせ５」に比べて、前記圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分狭くなるが、前記膨張室Ｅの静止容積は同じである。
【0059】
また、「組み合わせ１」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａまでの距離は、Ｌｄ１＋Ｌｒとなる。Ｌｄ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄなので、「組み合わせ１」における前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、２ΔＬｄの分、ピストン２３側となる。一方、「組み合わせ１」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂまでの距離は、Ｌｒとなる。即ち、「組み合わせ１」における前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、ピストン２３側となる。これらを換言すれば、「組み合わせ１」は、「組み合わせ５」に比べて前記ディスプレイサー９１全体が前記ディスプレイサー９２全体よりもピストン２３側となり、前記膨張室Ｅの静止容積が２ΔＬｄ×πＲ２の分広く、圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分狭くなる。また、「組み合わせ９」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａまでの距離は、Ｌｄ３＋Ｌｒ＋２ΔＬｄとなる。Ｌｄ３＝Ｌｄ２＋ΔＬｄなので、「組み合わせ９」における前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、２ΔＬｄの分、反ピストン２３側となる。一方、「組み合わせ９」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂまでの距離は、Ｌｒ＋２ΔＬｄとなる。即ち、「組み合わせ９」における前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、反ピストン２３側となる。これらを換言すれば、「組み合わせ９」は、「組み合わせ５」に比べて前記ディスプレイサー９３全体が前記ディスプレイサー９２全体よりも反ピストン２３側となり、前記膨張室Ｅの静止容積が２ΔＬｄ×πＲ２の分狭く、圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分広くなる。
【0060】
これらを纏めたものが表２である。なお、表２においても「組み合わせ５」を基準とする。
【0061】
【表2】
【0062】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド９４と、このロッド９４に結合されて前記ディスプレイサー９０とロッド９４の動作を制御する制御体としての第二板バネ３０を有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記ロッド９４と第二板バネ３０との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整する調整機構としてのスペーサ９７，９８を有することで、前記シリンダ内における前記往復体の静止位置が調整されるので、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができるものである。
【0063】
また、前記調整機構を、前記ロッド９４と第二板バネ３０との間に設けられるスペーサ９７，９８とすることにより、スターリング冷凍機１の特性をより容易に調整することができるものである。
【0064】
更に本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ内１５を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド９４とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３を用意し、これらの何れかを前記ロッド９４に結合させて前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【0065】
次に、本発明の第五の実施形態について、図７に基づいて説明する。なお、前述した第一の実施形態と共通する部分については、共通の符号を付し、その説明を省略する。
【0066】
ケーシング２の内部にはシリンダ１５が設けられる。そして、このシリンダ１５の先端側の内側には、往復体としてのディスプレイサー９０が中心軸線Ｘ方向に摺動可能に収容される。前記ディスプレイサー９０は、第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３の何れかから選択可能である。前記第一ディスプレイサー９１の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｄ１である。前記第二ディスプレイサー９２の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｄ２である。前記第三ディスプレイサー９３の中心軸線Ｘ方向の長さはＬｄ３である。そして、Ｌｄ１とＬｄ２の差はΔＬｄである。また、Ｌｄ２とＬｄ３の差もΔＬｄである。即ち、Ｌｄ１とＬｄ３の差は２ΔＬｄである。そして、前記第一ディスプレイサー９１と第二ディスプレイサー９２と第三ディスプレイサー９３は、中心軸線Ｘ方向の長さ及び質量以外は同じである。さらに、前記ディスプレイサー９０の基端９０Ｂ（前記各ディスプレイサー９１，９２，９３の基端９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂ）側に、このディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド１００の一端が接続されると共に、このロッド１００の他端に、制御体としての第二板バネ３０が接続される。なお、前記ロッド１００は、ピストン２３の中心を貫通して中心軸線Ｘ方向に延びる。
【0067】
前記ロッド１００について詳述する。前記ロッド１００は、第一ロッド１０１、第二ロッド１０２、第三ロッド１０３の何れかから選択可能である。これらのロッド１０１，１０２，１０３の一端には、それぞれ雄ネジ１０４が形成される。また、前記各ロッド１０１，１０２，１０３の他端には、それぞれ雄ネジ１０５が形成される。そして、前記各雄ネジ１０４が前記ディスプレイサー９０の基端９０Ｂの中央に螺合する。前記各雄ネジ１０４，１０５を除く前記第一ロッド１０１の長さ、即ち前記第一ロッド１０１における前記第二板バネ３０からディスプレイサー９０の基端９０Ｂまでの長さは、Ｌｒ１である。前記各雄ネジ１０４，１０５を除く前記第二ロッド１０２の長さ、即ち前記第二ロッド１０２における前記第二板バネ３０からディスプレイサー９０の基端９０Ｂまでの長さは、Ｌｒ２である。前記各雄ネジ１０４，１０５を除く前記第三ロッド１０３の長さ、即ち前記第三ロッド１０３における前記第二板バネ３０からディスプレイサー９０の基端９０Ｂまでの長さは、Ｌｒ３である。そして、Ｌｒ３＝Ｌｒ２＋ΔＬｒ＝Ｌｒ１＋２ΔＬｒである。なお、本例では、ΔＬｒとΔＬｄは等しい。このため、以下の説明では、ΔＬｒをΔＬｄと記載する。そして、何れの前記ロッド１０１，１０２，１０３も、それらの前記雄ネジ１０５は、前記第二板バネ３０の中央部に形成された図示しない貫通孔に挿通可能とされる。そして、前記雄ネジ１０５を前記貫通孔に挿通した後、前記雄ネジ１０５にナット４９が螺合することで、前記第二板バネ３０が前記ロッド１００の基端側に固定される。
【0068】
前記ディスプレイサー９０の静止位置調整について説明する。図７に示すように、前記ディスプレイサー９０として、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる前記第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３の何れかが選択可能である。同様に、前記ロッド１００として、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる前記第一ロッド１０１、第二ロッド１０２、第三ロッド１０３の何れかが選択可能である。そして、前記ロッド１０１，１０２，１０３の何れかの一端を前記第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３の何れかの基端９１Ｂ，９２Ｂ，９３Ｂに接続する。更に、前記ロッド１００の雄ネジ１０４を前記第二板バネ３０の中央に形成された図示しない取付孔に挿入した後、前記ナット４９と螺合させる。このようにして、前記ディスプレイサー９０とロッド１００と第二板バネ３０との組立体が構成される。
【0069】
これらの組立体の組み合わせは以下の９通りである。
【0070】
【表3】
【0071】
また、「組み合わせ２」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａまでの距離は、Ｌｄ１＋Ｌｒ２となる。Ｌｄ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄなので、「組み合わせ２」における前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、ΔＬｄの分、ピストン２３側となる。但し、「組み合わせ２」と「組み合わせ５」とでは、前記第二ロッド１０２が共通なので、「組み合わせ２」における前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置と等しい。これらを換言すれば、「組み合わせ２」は、「組み合わせ５」に比べて、前記膨張室Ｅの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分広くなるが、前記圧縮室Ｃの静止容積は同じである。また、「組み合わせ８」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａまでの距離は、Ｌｄ３＋Ｌｒ＋ΔＬｄとなる。Ｌｄ３＝Ｌｄ２＋ΔＬｄなので、「組み合わせ８」における前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、ΔＬｄの分、反ピストン２３側となる。但し、「組み合わせ８」と「組み合わせ５」とでは、前記第二ロッド１０２が共通なので、「組み合わせ８」における前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置と等しい。これらを換言すれば、「組み合わせ８」は、「組み合わせ５」に比べて、前記膨張室Ｅの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分狭くなるが、前記圧縮室Ｃの静止容積は同じである。
【0072】
また、「組み合わせ３」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａまでの距離は、Ｌｄ１＋Ｌｒ３となる。ここで、Ｌｄ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄであるが、Ｌｒ３＝Ｌｒ２＋ΔＬｄなので、Ｌｄ１+Ｌｒ３＝Ｌｄ２+Ｌｒ２である。従って、「組み合わせ３」における前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置と同じである。一方、「組み合わせ５」では、前記第二板バネ３０から前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂまでの距離がＬｒ２なのに対し、「組み合わせ３」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂまでの距離がＬｒ３＝Ｌｒ２＋ΔＬｄである。従って、「組み合わせ３」における前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、反ピストン２３側である。これらを換言すれば、「組み合わせ３」は、「組み合わせ５」に比べて、前記圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分広くなるが、前記膨張室Ｅの静止容積は同じである。また、「組み合わせ７」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａまでの距離は、Ｌｄ３＋Ｌｒとなる。ここで、Ｌｄ３＝Ｌｄ２＋ΔＬｄであるが、Ｌｒ１＝Ｌｒ２－ΔＬｄなので、Ｌｄ３＋Ｌｒ１＝Ｌｄ２＋Ｌｒ２である。従って、「組み合わせ７」における前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置と同じである。一方、「組み合わせ５」では、前記第二板バネ３０から前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂまでの距離がＬｒ２なのに対し、「組み合わせ７」では、前記第三板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂまでの距離がＬｒ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄである。従って、「組み合わせ７」における前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、ピストン２３側である。これらを換言すれば、「組み合わせ７」は、「組み合わせ５」に比べて、前記圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分狭くなるが、前記膨張室Ｅの静止容積は同じである。
【0073】
また、「組み合わせ１」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａまでの距離は、Ｌｄ１＋Ｌｒ１となる。Ｌｄ１＝Ｌｄ２－ΔＬｄであり、且つＬｒ１＝Ｌｒ２－ΔＬｄなので、Ｌｄ１＋Ｌｒ１＝Ｌｄ２＋Ｌｒ２－Δ２Ｌｄである。従って、「組み合わせ１」における前記第一ディスプレイサー９１の先端９１Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、２ΔＬｄの分、ピストン２３側となる。一方、「組み合わせ１」では、前記第二板バネ３０から前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂまでの距離は、Ｌｒ１となる。上述したように、Ｌｒ１＝Ｌｒ２－ΔＬｄなので、「組み合わせ１」における前記第一ディスプレイサー９１の基端９１Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、ピストン２３側となる。これらを換言すれば、「組み合わせ１」は、「組み合わせ５」に比べて前記ディスプレイサー９１全体が前記ディスプレイサー９２全体よりもピストン２３側となり、前記膨張室Ｅの静止容積が２ΔＬｄ×πＲ２の分広く、圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分狭くなる。また、「組み合わせ９」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａまでの距離は、Ｌｄ３＋Ｌｒ３となる。Ｌｄ３＝Ｌｄ２＋ΔＬｄであり、且つＬｒ３＝Ｌｒ２＋ΔＬｄなので、Ｌｄ３＋Ｌｒ３＝Ｌｄ２＋Ｌｒ２＋Δ２Ｌｄである。従って、「組み合わせ９」における前記第三ディスプレイサー９３の先端９３Ａの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の先端９２Ａの静止位置よりも、２ΔＬｄの分、反ピストン２３側となる。一方、「組み合わせ９」では、前記第二板バネ３０から前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂまでの距離は、Ｌｒ３となる。上述したように、Ｌｒ３＝Ｌｒ２＋ΔＬｄなので、「組み合わせ９」における前記第三ディスプレイサー９３の基端９３Ｂの静止位置は、「組み合わせ５」における前記第二ディスプレイサー９２の基端９２Ｂの静止位置よりも、ΔＬｄの分、反ピストン２３側となる。これらを換言すれば、「組み合わせ９」は、「組み合わせ５」に比べて前記ディスプレイサー９１全体が前記ディスプレイサー９２全体よりも反ピストン２３側となり、前記膨張室Ｅの静止容積が２ΔＬｄ×πＲ２の分狭く、圧縮室Ｃの静止容積がΔＬｄ×πＲ２の分広くなる。
【0074】
これらを纏めたものが表４である。なお、表４においても「組み合わせ５」を基準とする。
【0075】
【表4】
【0076】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ内１５を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド１００とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３を用意し、これらの何れかを前記ロッド１００に結合させて前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【0077】
また本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド１００を有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる複数の第一ロッド１０１，第二ロッド１０２、第三ロッド１０３を用意し、これらの何れかを前記ディスプレイサー９０に結合させて前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサーの静止位置を調整することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【0078】
【0079】
往復体としてのピストン２３と、可動体としての接続体１１０と、可動体としての可動子２６と、制御体としての第一板バネ１２０とで組立体が形成される。前記ピストン２３は中空円筒状に形成される。そして、このピストン２３の先端２３Ａ中央には、ディスプレイサー１６に接続されるロッド２９が挿通される貫通孔３１が形成される。また、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は開口しており、この開口部の内面に雌ネジ３２が形成される。
【0080】
前記接続体１１０は、中心軸線Ｘ方向に貫通孔１１１が形成され、この貫通孔１１１内に前記ロッド２９が挿通される。そして、中心軸線Ｘ方向の両側に、第一雄ネジ１１２と第二雄ネジ１１３が形成される。また、前記第一雄ネジ１１２に近接して、挟持面１１４が形成される。一方、前記第二雄ネジ１１３に近接して、調整機構を構成する第一段差部１１５が設けられる。この第一段差部１１５は、前記第二雄ネジ１１３を囲むように形成される平面状の対向面１１６を有する。そして、この対向面１１６には、中心軸線Ｘを中心として、第一段差部１１５を構成する第一突起１１７及び第二突起１１８がそれぞれ３箇所ずつ周方向に並んで形成される。前記各第一突起１１７同士は、２π／３間隔で形成される。同様に、前記各第二突起１１８同士は、２π／３間隔で形成される。そして、前記第一突起１１７と第二突起１１８は、２π／９ずらして形成される。この結果、２π／９の間隔と４π／９の間隔が交互に並ぶように、前記第一突起１１７と第二突起１１８が配列される。なお、前記第一突起１１７の前記対向面１１６からの突出高さはＰ１であり、前記第二突起１１８の前記対向面１１６からの突出高さはＰ２である。そして、Ｐ２＝２Ｐ１である。
【0081】
前記可動子２６は、枠３８と、この枠３８の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠３８は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠３８は、環状に形成される被挟持部４０と、この被挟持部４０の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される案内筒部４１と、この案内筒部４１の先端部から外方向に延びて形成される拡径部４２と、この拡径部４２の外周部から中心軸線Ｘ方向に延びて形成される円筒部４３とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部４３に固定される。そして、前記被挟持部４０には、前記接続体１１０の第一雄ネジ１１２が挿通される貫通孔４４が形成される。そして、この貫通孔４４を介して、前記第一雄ネジ１１２と前記雌ネジ３２とが螺合する。このように、前記第一雄ネジ１１２と前記雌ネジ３２とが螺合することで、前記被挟持部４０が、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記接続体１１０の第一挟持面１１４とで挟持される。これによって、前記ピストン２３と接続体１１０と可動子２６とが一体化される。この際、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は、前記枠体３８の案内筒部４１内に挿入される。
【0082】
前記第一板バネ１２０は、外周部１２１と、中央部１２２と、これら外周部１２１と中央部１２２とを接続する複数の腕部１２３とを有して一体に形成される。前記中央部１２２の中央には、取付孔１２４が形成される。そして、この取付孔１２４を囲むように、前記中央部１２２には、調整機構を構成する第二段差部１２５が設けられる。この第二段差部１２５には、被挟持部１２６と、前記第一突起１１７及び第二突起１１８の逃がしのための第一切欠部１２７及び第二切欠部１２８が、それぞれ３箇所ずつ周方向に並んで且つ前記取付孔１２４と繋がるように形成される。前記各第一切欠部１２７同士は、２π／３間隔で形成される。同様に、前記各第二切欠部１２８同士は、２π／３間隔で形成される。そして、前記第一切欠部１２７と第二切欠部１２８は、２π／９ずらして形成される。この結果、２π／９の間隔と４π／９の間隔が交互に並ぶように、前記第一切欠部１２７と第二切欠部１２８が配列される。また、前記第一切欠部１２７及び第二切欠部１２８の幅は、前記第一突起１１７及び第二突起１１８が挿入可能な幅に形成される。更に、前記被挟持部１２６の厚さはＴｓである。この厚さＴｓは、前記第二突起１１８の突出高さＰ２よりも僅かに大きい。そして、前記取付孔１２４に前記第二雄ネジ１１３が挿通された後、前記第二雄ネジ１１３にナット４７が螺合することで、前記第一板バネ１２０が前記接続体１１０の対向面１１６側と前記ナット４７とで挟持される。
【0083】
前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置調整について説明する。図８及び図９に示すように、前記第一段差部１１５の対向面１１６又は前記第一突起１１７、第二突起１１８の何れかが、前記第二段差部１２５の被挟持部１２６と当接可能である。また、前記第一突起１１７は前記第一切欠部１２７に、前記第二突起１１８は前記第一切欠部１２７又は第二切欠部１２８に挿入可能である。図９（ａ）では、前記対向面１１６と前記被挟持部１２６とが当接すると共に、全ての前記第一突起１１７が前記第一切欠部１２７に挿入され、全ての前記第二突起１１８が前記第二切欠部１２８に挿入される。一方、図９（ｂ）では、前記対向面１１６と前記被挟持部１２６とが離間し、全ての前記第一突起１１７が前記被挟持部１２６に当接すると共に、全ての前記第二突起１１８が前記第一切欠部１２７に挿入される。また、図９（ｃ）では、前記対向面１１６及び全ての前記第一突起１１７と前記被挟持部１２６とが離間し、全ての前記第二突起１１８が前記被挟持部１２６に当接する。そして、図９（ａ）～（ｃ）の何れかの状態で、前記接続体１１０の第一雄ネジ１１２を前記可動子２６の枠３８の貫通孔４０に挿入した後、前記ピストン２３の雌ネジ３２と螺合させる。これによって、前記ピストン２３と可動子２６が結合される。更に、前記接続体１１０の第二雄ネジ１１３を前記第一板バネ１２０の中央部１２２の中央に形成された取付孔１２４に挿入した後、前記ナット４７と螺合させる。これによって、前記接続体１１０と第一板バネ１２０が結合される。このようにして、前記ピストン２３と接続体１１０と可動子２６と第一板バネ１２０との組立体が構成される。
【0084】
図９（ａ）では、前記接続体１１０の対向面１１６と第一板バネ１２０の被挟持部１２６とが当接する。これに対し、図９（ｂ）では、前記接続体１１０の対向面１１６と第一板バネ１２０の被挟持部１２６とが、前記第一突起１１７の突出寸法Ｐ１の分、離間する。従って、この場合、前記接続体１１０に接続される前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置は、寸法Ｐ１の分、前記ディスプレイサー１６側となる。同様に、図９（ｃ）では、前記接続体１１０の対向面１１６と第一板バネ１２０の被挟持部１２６とが、前記第二突起１１８の突出寸法Ｐ２の分、離間する。従って、この場合、前記接続体１１０に接続される前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置は、寸法Ｐ２の分、前記ディスプレイサー１６側となる。
【0085】
このように、前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、前記接続体１１０の対向面１１６，第一突起１１７、第二突起１１８の何れかを前記第一板バネ１２０の被挟持部１２６に当接させるかを選択するだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【0086】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのピストン２３と、このピストン２３に結合されてこのピストン２３と共に動作する可動体としてのリニアモータ２４の可動子２６及び接続体１１０と制御体としての第一板バネ１２０とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記接続体１１０と第一板バネ１２０との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を調整する調整機構としての第一段差部１１５及び第二段差部１２５を有することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができるものである。
【0087】
また、前記調整機構が、前記接続体１１０に設けられて中心軸線Ｘ向の位置を違えた複数段の当接面としての対向面１１６、第一突起１１７、第二突起１１８を有する前記第一段差部１１５と、前記第一板バネ１２０に設けられた当接面としての被挟持部１２６と、前記第一突起１１７及び第二突起１１８の逃がしのための前記第一切欠部１２７、第二切欠部１２８を有する前記第二段差部１２５とを有して構成され、これらの第一段差部１１５と第二段差部１２５とが対向して設けられると共に、前記第一段差部１１５の対向面１１６、第一突起１１７、第二突起１１８、第二段差部１２５の被挟持部１２６のどれを当接させるかが選択可能となるように構成することで、質量を増加させることなく、また、部品数を増やすことなく、スターリング冷凍機１の特性をより容易に調整することができる。
【0088】
なお、本発明は以上の実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。例えば、上記各実施形態では、それぞれ３段階で往復手段の静止位置の調整が可能であるが、調整の段階は任意である。
【符号の説明】
【0089】
１ スターリング冷凍機（スターリング機関）
１５ シリンダ
１６ ディスプレイサー（往復体）
２３ ピストン（往復体）
２３Ａ 先端
２３Ｂ 基端
２５ 接続体（可動体）
２６ 可動子（可動体）
２８ 第一の板バネ（制御体）
２９ ロッド（可動体）
３０ 第二の板バネ（制御体）
４５ スペーサ（調整手段）
４６ スペーサ（調整手段）
６１ ピストン（往復体）
６１Ａ 先端
６１Ｂ 基端
６２ 可動子（可動体）
６５ 第一段差部（調整機構）
６５Ａ 第一面（当接面）
６５Ｂ 第二面（当接面）
６５Ｃ 第三面（当接面）
７２ 第二段差部（調整機構）
７２Ａ 第一面（当接面）
７２Ｂ 第二面（当接面）
７２Ｃ 第三面（当接面）
８０ ピストン（往復体）
８１ 第一ピストン（往復体）
８１Ａ 先端
８１Ｂ 基端
８２ 第二ピストン（往復体）
８２Ａ 先端
８２Ｂ 基端
８３ 第三ピストン（往復体）
８３Ａ 先端
８３Ｂ 基端
９０ ディスプレイサー（往復体）
９０Ａ 一端
９０Ｂ 他端
９１ 第一ディスプレイサー（往復体）
９１Ａ 一端
９１Ｂ 他端
９２ 第二ディスプレイサー（往復体）
９２Ａ 一端
９２Ｂ 他端
９３ 第三ディスプレイサー（往復体）
９３Ａ 一端
９３Ｂ 他端
９４ ロッド（可動体）
９７ スペーサ（調整機構）
９８ スペーサ（調整機構）
１００ ロッド（可動体）
１０１ 第一ロッド（可動体）
１０２ 第二ロッド（可動体）
１０３ 第三ロッド（可動体）
１１０ 接続体（可動体）
１１５ 第一段差部（調整機構）
１１６ 対向面（調整機構）
１１７ 第一突起（調整機構）
１１８ 第二突起（調整機構）
１２０ 第一板バネ（制御体）
１２５ 第二段部（調整機構）
１２６ 被挟持部（調整機構）
１２７ 第一切欠部（調整機構）
１２８ 第二切欠部（調整機構）
Ｘ 中心軸線
Ｓ 段差寸法
Ｌｄ１ 第一ディスプレイサー９１の長さ
Ｌｄ２ 第二ディスプレイサー９２の長さ
Ｌｄ３ 第三ディスプレイサー９３の長さ
Ｌｐ ピストンの長さ
Ｌｐ１ 第一ピストン８１の長さ
Ｌｐ２ 第二ピストン８２の長さ
Ｌｐ３ 第三ピストン８３の長さ
Ｌｒ ロッド９４の長さ
Ｌｒ１ 雄ネジを除く第一ロッド１０１の長さ
Ｌｒ２ 雄ネジを除く第二ロッド１０２の長さ
Ｌｒ３ 雄ネジを除く第三ロッド１０３の長さ
Ｐ１ 対向面１１６からの第一突起１１７の突出高さ
Ｐ２ 対向面１１６からの第二突起１１８の突出高さ
Ｔｓ 被挟持部１２６の厚さ
Ｔ１ スペーサ４５の厚さ
Ｔ２ スペーサ４６の厚さ
Ｔ３ スペーサ９７の厚さ
Ｔ４ スペーサ９８の厚さ
ΔＬｄ Ｌｄ１とＬｄ２の差、及びＬｄ２とＬｄ３の差
ΔＬｐ Ｌｐ１とＬｐ２の差、及びＬｐ２とＬｐ３の差
ΔＬｒ Ｌｒ１とＬｒ２の差、及びＬｒ２とＬｒ３の差
１５ シリンダ
１６ ディスプレイサー（往復体）
２３ ピストン（往復体）
２３Ａ 先端
２３Ｂ 基端
２５ 接続体（可動体）
２６ 可動子（可動体）
２８ 第一の板バネ（制御体）
２９ ロッド（可動体）
３０ 第二の板バネ（制御体）
４５ スペーサ（調整手段）
４６ スペーサ（調整手段）
６１ ピストン（往復体）
６１Ａ 先端
６１Ｂ 基端
６２ 可動子（可動体）
６５ 第一段差部（調整機構）
６５Ａ 第一面（当接面）
６５Ｂ 第二面（当接面）
６５Ｃ 第三面（当接面）
７２ 第二段差部（調整機構）
７２Ａ 第一面（当接面）
７２Ｂ 第二面（当接面）
７２Ｃ 第三面（当接面）
８０ ピストン（往復体）
８１ 第一ピストン（往復体）
８１Ａ 先端
８１Ｂ 基端
８２ 第二ピストン（往復体）
８２Ａ 先端
８２Ｂ 基端
８３ 第三ピストン（往復体）
８３Ａ 先端
８３Ｂ 基端
９０ ディスプレイサー（往復体）
９０Ａ 一端
９０Ｂ 他端
９１ 第一ディスプレイサー（往復体）
９１Ａ 一端
９１Ｂ 他端
９２ 第二ディスプレイサー（往復体）
９２Ａ 一端
９２Ｂ 他端
９３ 第三ディスプレイサー（往復体）
９３Ａ 一端
９３Ｂ 他端
９４ ロッド（可動体）
９７ スペーサ（調整機構）
９８ スペーサ（調整機構）
１００ ロッド（可動体）
１０１ 第一ロッド（可動体）
１０２ 第二ロッド（可動体）
１０３ 第三ロッド（可動体）
１１０ 接続体（可動体）
１１５ 第一段差部（調整機構）
１１６ 対向面（調整機構）
１１７ 第一突起（調整機構）
１１８ 第二突起（調整機構）
１２０ 第一板バネ（制御体）
１２５ 第二段部（調整機構）
１２６ 被挟持部（調整機構）
１２７ 第一切欠部（調整機構）
１２８ 第二切欠部（調整機構）
Ｘ 中心軸線
Ｓ 段差寸法
Ｌｄ１ 第一ディスプレイサー９１の長さ
Ｌｄ２ 第二ディスプレイサー９２の長さ
Ｌｄ３ 第三ディスプレイサー９３の長さ
Ｌｐ ピストンの長さ
Ｌｐ１ 第一ピストン８１の長さ
Ｌｐ２ 第二ピストン８２の長さ
Ｌｐ３ 第三ピストン８３の長さ
Ｌｒ ロッド９４の長さ
Ｌｒ１ 雄ネジを除く第一ロッド１０１の長さ
Ｌｒ２ 雄ネジを除く第二ロッド１０２の長さ
Ｌｒ３ 雄ネジを除く第三ロッド１０３の長さ
Ｐ１ 対向面１１６からの第一突起１１７の突出高さ
Ｐ２ 対向面１１６からの第二突起１１８の突出高さ
Ｔｓ 被挟持部１２６の厚さ
Ｔ１ スペーサ４５の厚さ
Ｔ２ スペーサ４６の厚さ
Ｔ３ スペーサ９７の厚さ
Ｔ４ スペーサ９８の厚さ
ΔＬｄ Ｌｄ１とＬｄ２の差、及びＬｄ２とＬｄ３の差
ΔＬｐ Ｌｐ１とＬｐ２の差、及びＬｐ２とＬｐ３の差
ΔＬｒ Ｌｒ１とＬｒ２の差、及びＬｒ２とＬｒ３の差
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【手続補正書】
【提出日】2021-01-28
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0001】
本発明は、スターリング機関及びその調整方法に関するものである。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0005】
本発明は以上の問題点を解決し、容易に特性を調整することができるスターリング機関及びその調整方法を提供することを目的とする。
【手続補正書】
【提出日】2021-12-07
【手続補正1】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0024】
前記円筒部５の内部には、前記胴部１４の内部まで延びるシリンダ１５が、前記円筒部５に対して同軸的に挿入されて設けられる。即ち、前記シリンダ１５の中心軸線Ｘは、前記円筒部５の中心軸線と一致する。なお、前記シリンダ１５の内面の半径はＲである。そして、前記シリンダ１５は金属を用いて成形される。そして、前記シリンダ１５の先端側の内側には、往復体としてのディスプレイサー１６が中心軸線Ｘ方向に摺動可能に収容される。また、このディスプレイサー１６の先端と前記円筒部５の先端部７の間には膨張室Ｅが形成され、隙間１７によって前記シリンダ１５の内外が連通される。また、前記中間部８において、前記円筒部５の内周と前記シリンダ１５の外周との間に再生器１８が設けられると共に、前記基部９において、前記シリンダ１５の内外を連通する連通孔１９が前記シリンダ１５自体に形成される。また、前記円筒部５の先端部７の内周と前記シリンダ１５の先端外周との間には、吸熱フィン２０が設けられると共に、前記再生器１８と連通孔１９の間において、前記円筒部５の内周と前記シリンダ１５の外周との間に排熱フィン２１が設けられる。そして、前記シリンダ１５の内部先端から隙間１７、吸熱フィン２０、再生器１８、排熱フィン２１、連通孔１９を通って前記シリンダ１５内の圧縮室Ｃに至る経路２２が形成される。更に、前記胴部４内において、前記シリンダ１５の基部側の内側には、往復体としてのピストン２３が中心軸線Ｘ方向に摺動可能に収容される。そして、このピストン２３の基端部は、リニアモータ２４に対して同軸的に連結される。なお、このリニアモータ２４は、接続体２５によって前記ピストン２３の基端に接続されて前記シリンダ１５の基端側の外周に同軸状に延設された可動体としての可動子２６と、この可動子２６の外周に近接して設けられた環状の固定子２７とを有して構成される。なお、前記接続体２５も可動体に含まれる。
【手続補正2】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0026】
前記ピストン２３と接続体２５と可動子２６と第一板バネ２８との組立体について詳述する。前記ピストン２３は中空円筒状に形成される。そして、このピストン２３の先端２３Ａ中央には、前記ロッド２９が挿通される貫通孔３１が形成される。また、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は開口しており、この開口部の内面に雌ネジ３２が形成される。前記接続体２５は、中心軸線Ｘ方向に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内に前記ロッド２９が挿通される。そして、中心軸線Ｘ方向の両側に、第一雄ネジ３４と第二雄ネジ３５が形成される。また、前記各雄ネジ３４，３５にそれぞれ近接して、第一挟持面３６と第二挟持面３７が形成される。前記可動子２６は、枠３８と、この枠３８の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠３８は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠３８は、環状に形成される被挟持部４０と、この被挟持部４０の外周部から中心軸線Ｘと平行に延びて形成される案内筒部４１と、この案内筒部４１の先端部から外方向に延びて形成される拡径部４２と、この拡径部４２の外周部から中心軸線Ｘと平行に延びて形成される円筒部４３とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部４３に固定される。そして、前記被挟持部４０には、前記接続体２５の第一雄ネジ３４が挿通される貫通孔４４が形成される。そして、この貫通孔４４を介して、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ３２とが螺合する。このように、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ３２とが螺合することで、前記被挟持部４０が、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記接続体２５の第一挟持面３６とで挟持される。これによって、前記ピストン２３と接続体２５と可動子２６とが一体化される。この際、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は、前記枠体３８の案内筒部４１内に挿入される。なお、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記被挟持部４０との間には、調整機構としての環状のスペーサ４５又は４６が配置可能である。前記第一板バネ２８の中央部には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に前記第二雄ネジ３５が挿通される。そして、前記第二雄ネジ３５を前記貫通孔に挿通した後、前記第二雄ネジ３５にナット４７が螺合することで、前記第一板バネ２８が前記接続体２５の第二挟持面３７と前記ナット４７とで挟持される。
【手続補正3】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0031】
このように、前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室Ｅ周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、前記ピストン２３と可動子２６との間に何も挟まないか、又は前記スペーサ４５或いは４６を挟むだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【手続補正4】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0035】
往復体としてのピストン６１と、可動体としての接続体２５と、可動体としての可動子６２と、制御体としての第一板バネ２８とで組立体が形成される。前記ピストン６１は中空円筒状に形成される。そして、このピストン６１の先端６１Ａ中央には、ディスプレイサー１６に接続されるロッド２９が挿通される貫通孔６３が形成される。また、前記ピストン６１の基端６１Ｂ側は開口しており、この開口部の内面に雌ネジ６４が形成される。また、前記ピストン６１の基端６１Ｂには、調整機構を構成する第一段差部６５が形成される。前記接続体２５は、中心軸線Ｘ方向に貫通孔３３が形成され、この貫通孔３３内に前記ロッド２９が挿通される。そして、中心軸線Ｘ方向の両側に、第一雄ネジ３４と第二雄ネジ３５が形成される。また、前記各雄ネジ３４，３５にそれぞれ近接して、第一挟持面３６と第二挟持面３７が形成される。前記可動子６２は、枠６６と、この枠６６の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠６６は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠６６は、環状に形成される被挟持部６７と、この被挟持部６７の外周部から中心軸線Ｘと平行に延びて形成される案内筒部６８と、この案内筒部６８の先端部から外方向に延びて形成される拡径部６９と、この拡径部６９の外周部から中心軸線Ｘと平行に延びて形成される円筒部７０とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部７０に固定される。そして、前記被挟持部６７には、前記接続体２５の第一雄ネジ３４が挿通される貫通孔７１が形成される。そして、この貫通孔７１を介して、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ６４とが螺合する。このように、前記第一雄ネジ３４と前記雌ネジ６４とが螺合することで、前記被挟持部６７が、前記ピストン６１の基端６１Ｂと前記接続体２５の第一挟持面３６とで挟持される。これによって、前記ピストン６１と接続体２５と可動子６２とが一体化される。この際、前記ピストン６１の基端６１Ｂ側は、前記枠体６６の案内筒部６８内に挿入される。なお、前記被挟持部６７及び案内筒部６８には、調整機構を構成する第二段差部７２が形成される。前記第一板バネ２８の中央部には貫通孔（図示せず）が形成され、この貫通孔に前記第二雄ネジ３５が挿通される。そして、前記第二雄ネジ３５を前記貫通孔に挿通した後、前記第二雄ネジ３５にナット４７が螺合することで、前記第一板バネ２８が前記接続体２５の第二挟持面３７と前記ナット４７とで挟持される。
【手続補正5】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0040】
このように、前記ピストン６１の先端６１Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室Ｅ周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、前記第一段差部６５の第一面６５Ａ、第二面６５Ｂ、第三面６５Ｃと、前記第二段差部７２の第一面７２Ａ、第二面７２Ｂ、第三面７２Ｃのどれを当接させるかを選択するだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【手続補正6】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0049】
このように、前記ピストン８０の先端８０Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室Ｅ周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、長さの異なる前記各ピストン８１，８２，８３のどれを用いるかを選択するだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【手続補正7】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0061】
【表2】
このように、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる複数種類の前記ディスプレイサー９１，９２，９３の何れかを選択して前記ロッド９４及び第二板バネ３０に結合させることで、前記ディスプレイサー９０の先端９０Ａの静止位置を調整することができる。また、この際、同時に調整機構としての前記スペーサ９７，９８を前記ロッド９４のフランジ部９６と第二板バネ３０との間に挿入したり挿入しなかったりすることで、前記ディスプレイサー９０の基端９０Ｂの静止位置を調整することができる。即ち、これらを組み合わせて、前記ディスプレイサー９０の先端９０Ａと基端９０Ｂの両方の静止位置を調整したり、前記ディスプレイサー９０の先端９０Ａと基端９０Ｂの何れかの静止位置のみを調整したりすることができる。そして、このように、前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整して、このティスプレイサー９０の先端９０Ａ側に形成される膨張室Ｅと基端９０Ｂ側に形成される圧縮室Ｃの静止容積を調整することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室Ｅ周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）を調整することができる。
【手続補正8】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0062】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド９４と、このロッド９４に結合されて前記ディスプレイサー９０とロッド９４の動作を制御する制御体としての第二板バネ３０を有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１において、前記ロッド９４と第二板バネ３０との位置関係を調整して前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整する調整機構としてのスペーサ９７，９８を有することで、前記シリンダ１５内における前記往復体の静止位置が調整されるので、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができるものである。
【手続補正9】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0064】
更に本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド９４とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３を用意し、これらの何れかを前記ロッド９４に結合させて前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【手続補正10】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0076】
以上のように本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド１００とを有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる第一ディスプレイサー９１、第二ディスプレイサー９２、第三ディスプレイサー９３を用意し、これらの何れかを前記ロッド１００に結合させて前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【手続補正11】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0077】
また本発明は、中心軸線Ｘを有するシリンダ１５内を往復動可能に設けられる往復体としてのディスプレイサー９０と、このディスプレイサー９０に結合されてこのディスプレイサー９０と共に動作する可動体としてのロッド１００を有するスターリング機関としてのスターリング冷凍機１の調整方法において、中心軸線Ｘ方向の長さの異なる複数の第一ロッド１０１，第二ロッド１０２、第三ロッド１０３を用意し、これらの何れかを前記ディスプレイサー９０に結合させて前記シリンダ１５内における前記ディスプレイサー９０の静止位置を調整することで、スターリング冷凍機１の特性を容易に調整することができる。
【手続補正12】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0081】
前記可動子２６は、枠３８と、この枠３８の一端側に固定された円筒状の永久磁石３９とを有して構成される。前記枠３８は、合成樹脂等の非磁性体で構成される。また、前記枠３８は、環状に形成される被挟持部４０と、この被挟持部４０の外周部から中心軸線Ｘと平行に延びて形成される案内筒部４１と、この案内筒部４１の先端部から外方向に延びて形成される拡径部４２と、この拡径部４２の外周部から中心軸線Ｘと平行に延びて形成される円筒部４３とを有して構成される。前記永久磁石３９は、前記円筒部４３に固定される。そして、前記被挟持部４０には、前記接続体１１０の第一雄ネジ１１２が挿通される貫通孔４４が形成される。そして、この貫通孔４４を介して、前記第一雄ネジ１１２と前記雌ネジ３２とが螺合する。このように、前記第一雄ネジ１１２と前記雌ネジ３２とが螺合することで、前記被挟持部４０が、前記ピストン２３の基端２３Ｂと前記接続体１１０の第一挟持面１１４とで挟持される。これによって、前記ピストン２３と接続体１１０と可動子２６とが一体化される。この際、前記ピストン２３の基端２３Ｂ側は、前記枠体３８の案内筒部４１内に挿入される。
【手続補正13】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0085】
このように、前記ピストン２３の先端２３Ａの静止位置を変化させると、前記シリンダ１５内に形成される圧縮室Ｃの静止容積も変化する。そして、前記圧縮室Ｃの静止容積が変化することで、スターリング冷凍機１の特性（膨張室Ｅ周辺における最低到達温度、温度低下速度、動作周波数、消費電力等）も変化する。そして、このように、前記接続体１１０の対向面１１６、第一突起１１７、第二突起１１８の何れかを前記第一板バネ１２０の被挟持部１２６に当接させるかを選択するだけで、前記スターリング冷凍機１の特性を調整することができる。
【手続補正14】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【0089】
１ スターリング冷凍機（スターリング機関）
１５ シリンダ
１６ ディスプレイサー（往復体）
２３ ピストン（往復体）
２３Ａ 先端
２３Ｂ 基端
２５ 接続体（可動体）
２６ 可動子（可動体）
２８ 第一板バネ（制御体）
２９ ロッド（可動体）
３０ 第二板バネ（制御体）
４５ スペーサ（調整機構）
４６ スペーサ（調整機構）
６１ ピストン（往復体）
６１Ａ 先端
６１Ｂ 基端
６２ 可動子（可動体）
６５ 第一段差部（調整機構）
６５Ａ 第一面（当接面）
６５Ｂ 第二面（当接面）
６５Ｃ 第三面（当接面）
７２ 第二段差部（調整機構）
７２Ａ 第一面（当接面）
７２Ｂ 第二面（当接面）
７２Ｃ 第三面（当接面）
８０ ピストン（往復体）
８１ 第一ピストン（往復体）
８１Ａ 先端
８１Ｂ 基端
８２ 第二ピストン（往復体）
８２Ａ 先端
８２Ｂ 基端
８３ 第三ピストン（往復体）
８３Ａ 先端
８３Ｂ 基端
９０ ディスプレイサー（往復体）
９０Ａ 先端
９０Ｂ 基端
９１ 第一ディスプレイサー（往復体）
９１Ａ 先端
９１Ｂ 基端
９２ 第二ディスプレイサー（往復体）
９２Ａ 先端
９２Ｂ 基端
９３ 第三ディスプレイサー（往復体）
９３Ａ 先端
９３Ｂ 基端
９４ ロッド（可動体）
９７ スペーサ（調整機構）
９８ スペーサ（調整機構）
１００ ロッド（可動体）
１０１ 第一ロッド（可動体）
１０２ 第二ロッド（可動体）
１０３ 第三ロッド（可動体）
１１０ 接続体（可動体）
１１５ 第一段差部（調整機構）
１１６ 対向面（調整機構）
１１７ 第一突起（調整機構）
１１８ 第二突起（調整機構）
１２０ 第一板バネ（制御体）
１２５ 第二段差部（調整機構）
１２６ 被挟持部（調整機構）
１２７ 第一切欠部（調整機構）
１２８ 第二切欠部（調整機構）
Ｘ 中心軸線
Ｓ 段差寸法
Ｌｄ１ 第一ディスプレイサー９１の長さ
Ｌｄ２ 第二ディスプレイサー９２の長さ
Ｌｄ３ 第三ディスプレイサー９３の長さ
Ｌｐ ピストンの長さ
Ｌｐ１ 第一ピストン８１の長さ
Ｌｐ２ 第二ピストン８２の長さ
Ｌｐ３ 第三ピストン８３の長さ
Ｌｒ ロッド９４の長さ
Ｌｒ１ 雄ネジを除く第一ロッド１０１の長さ
Ｌｒ２ 雄ネジを除く第二ロッド１０２の長さ
Ｌｒ３ 雄ネジを除く第三ロッド１０３の長さ
Ｐ１ 対向面１１６からの第一突起１１７の突出高さ
Ｐ２ 対向面１１６からの第二突起１１８の突出高さ
Ｔｓ 被挟持部１２６の厚さ
Ｔ１ スペーサ４５の厚さ
Ｔ２ スペーサ４６の厚さ
Ｔ３ スペーサ９７の厚さ
Ｔ４ スペーサ９８の厚さ
ΔＬｄ Ｌｄ１とＬｄ２の差、及びＬｄ２とＬｄ３の差
ΔＬｐ Ｌｐ１とＬｐ２の差、及びＬｐ２とＬｐ３の差
ΔＬｒ Ｌｒ１とＬｒ２の差、及びＬｒ２とＬｒ３の差
１５ シリンダ
１６ ディスプレイサー（往復体）
２３ ピストン（往復体）
２３Ａ 先端
２３Ｂ 基端
２５ 接続体（可動体）
２６ 可動子（可動体）
２８ 第一板バネ（制御体）
２９ ロッド（可動体）
３０ 第二板バネ（制御体）
４５ スペーサ（調整機構）
４６ スペーサ（調整機構）
６１ ピストン（往復体）
６１Ａ 先端
６１Ｂ 基端
６２ 可動子（可動体）
６５ 第一段差部（調整機構）
６５Ａ 第一面（当接面）
６５Ｂ 第二面（当接面）
６５Ｃ 第三面（当接面）
７２ 第二段差部（調整機構）
７２Ａ 第一面（当接面）
７２Ｂ 第二面（当接面）
７２Ｃ 第三面（当接面）
８０ ピストン（往復体）
８１ 第一ピストン（往復体）
８１Ａ 先端
８１Ｂ 基端
８２ 第二ピストン（往復体）
８２Ａ 先端
８２Ｂ 基端
８３ 第三ピストン（往復体）
８３Ａ 先端
８３Ｂ 基端
９０ ディスプレイサー（往復体）
９０Ａ 先端
９０Ｂ 基端
９１ 第一ディスプレイサー（往復体）
９１Ａ 先端
９１Ｂ 基端
９２ 第二ディスプレイサー（往復体）
９２Ａ 先端
９２Ｂ 基端
９３ 第三ディスプレイサー（往復体）
９３Ａ 先端
９３Ｂ 基端
９４ ロッド（可動体）
９７ スペーサ（調整機構）
９８ スペーサ（調整機構）
１００ ロッド（可動体）
１０１ 第一ロッド（可動体）
１０２ 第二ロッド（可動体）
１０３ 第三ロッド（可動体）
１１０ 接続体（可動体）
１１５ 第一段差部（調整機構）
１１６ 対向面（調整機構）
１１７ 第一突起（調整機構）
１１８ 第二突起（調整機構）
１２０ 第一板バネ（制御体）
１２５ 第二段差部（調整機構）
１２６ 被挟持部（調整機構）
１２７ 第一切欠部（調整機構）
１２８ 第二切欠部（調整機構）
Ｘ 中心軸線
Ｓ 段差寸法
Ｌｄ１ 第一ディスプレイサー９１の長さ
Ｌｄ２ 第二ディスプレイサー９２の長さ
Ｌｄ３ 第三ディスプレイサー９３の長さ
Ｌｐ ピストンの長さ
Ｌｐ１ 第一ピストン８１の長さ
Ｌｐ２ 第二ピストン８２の長さ
Ｌｐ３ 第三ピストン８３の長さ
Ｌｒ ロッド９４の長さ
Ｌｒ１ 雄ネジを除く第一ロッド１０１の長さ
Ｌｒ２ 雄ネジを除く第二ロッド１０２の長さ
Ｌｒ３ 雄ネジを除く第三ロッド１０３の長さ
Ｐ１ 対向面１１６からの第一突起１１７の突出高さ
Ｐ２ 対向面１１６からの第二突起１１８の突出高さ
Ｔｓ 被挟持部１２６の厚さ
Ｔ１ スペーサ４５の厚さ
Ｔ２ スペーサ４６の厚さ
Ｔ３ スペーサ９７の厚さ
Ｔ４ スペーサ９８の厚さ
ΔＬｄ Ｌｄ１とＬｄ２の差、及びＬｄ２とＬｄ３の差
ΔＬｐ Ｌｐ１とＬｐ２の差、及びＬｐ２とＬｐ３の差
ΔＬｒ Ｌｒ１とＬｒ２の差、及びＬｒ２とＬｒ３の差