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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】P2023034000
(43)【公開日】2023-03-13
(54)【発明の名称】フリーピストン型スターリング機関
(51)【国際特許分類】
F25B 9/14 20060101AFI20230306BHJP
【ＦＩ】
F25B9/14 520E
【審査請求】有
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021140025
(22)【出願日】2021-08-30
(71)【出願人】
【識別番号】000109325
【氏名又は名称】株式会社ツインバード
(72)【発明者】
【氏名】鴨居 潤一
(72)【発明者】
【氏名】近藤 一也
(57)【要約】
【課題】製造工程を削減して容易に製造することができるフリーピストン型スターリング機関を提供する。
【解決手段】第一シリンダー３の軸Ｘ方向に往復動可能な往復体としてのピストン５と、このピストン５の往復動を制御する弾性体としての第一板バネ１１と、前記ピストン５を前記第一板バネ１１の可動部に接続させる接続体１３と、前記第一板バネ１１の固定部を前記第一シリンダー３との位置関係が固定された状態で支持する支持体としての支持腕部２５を有するフリーピストン型スターリング冷凍機１であり、ピストン組立体６の可動質量ｍｐを調整する錘体としてのワッシャー３１と、前記接続体１３に設けられて前記ワッシャー３１が取り付けられる取付部３０を有し、前記ピストン組立体６が組まれた状態で前記ワッシャー３１の取付が可能な位置に、前記取付部３０が設けられるので、分解、再組立の工程を削減して容易に製造することができる。
【選択図】図４
【解決手段】第一シリンダー３の軸Ｘ方向に往復動可能な往復体としてのピストン５と、このピストン５の往復動を制御する弾性体としての第一板バネ１１と、前記ピストン５を前記第一板バネ１１の可動部に接続させる接続体１３と、前記第一板バネ１１の固定部を前記第一シリンダー３との位置関係が固定された状態で支持する支持体としての支持腕部２５を有するフリーピストン型スターリング冷凍機１であり、ピストン組立体６の可動質量ｍｐを調整する錘体としてのワッシャー３１と、前記接続体１３に設けられて前記ワッシャー３１が取り付けられる取付部３０を有し、前記ピストン組立体６が組まれた状態で前記ワッシャー３１の取付が可能な位置に、前記取付部３０が設けられるので、分解、再組立の工程を削減して容易に製造することができる。
【選択図】図４
【特許請求の範囲】
【請求項1】
シリンダーと、このシリンダー内でその軸方向に往復動可能な往復体と、この往復体の往復動を制御する弾性体と、前記往復体を前記弾性体の可動部に接続させる接続体と、前記弾性体の固定部を前記シリンダーとの位置関係が固定された状態で支持する支持体とを有するフリーピストン型スターリング機関において、
前記往復体と接続体を含む可動質量を調整するための錘体と、前記接続体又は往復体に設けられて前記錘体が取り付けられる取付部とを有すると共に、前記シリンダー、往復体、弾性体、接続体及び支持体が組まれた状態で前記錘体の取付が可能な位置に、前記取付部が設けられることを特徴とするフリーピストン型スターリング機関。
前記往復体と接続体を含む可動質量を調整するための錘体と、前記接続体又は往復体に設けられて前記錘体が取り付けられる取付部とを有すると共に、前記シリンダー、往復体、弾性体、接続体及び支持体が組まれた状態で前記錘体の取付が可能な位置に、前記取付部が設けられることを特徴とするフリーピストン型スターリング機関。
【請求項2】
前記弾性体が板バネであると共に、前記取付部が前記板バネの反往復体側に設けられることを特徴とする請求項１記載のフリーピストン型スターリング機関。
【請求項3】
前記取付部が前記往復体と同軸に設けられると共に、前記錘体が前記取付部に対し同軸に取り付けられることを特徴とする請求項２記載のフリーピストン型スターリング機関。
【請求項4】
前記錘体がワッシャーであり、前記取付部が雌螺子部材及びこの雌螺子部材に螺合する雄螺子部材であると共に、前記雄螺子部材と雌螺子部材の螺合によりワッシャーが挟持可能とされることを特徴とする請求項３記載のフリーピストン型スターリング機関。
【請求項5】
前記錘体が雄螺子部材であり、前記取付部が雌螺子部材であり、前記雄螺子部材が前記雌螺子部材と螺合可能であると共に、複数種の重さが異なる前記雄螺子部材の何れかが前記雌螺子部材に螺合可能とされることを特徴とする請求項３記載のフリーピストン型スターリング機関。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、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。
【背景技術】
【0002】
従来、この種のフリーピストン型スターリング機関としては、シリンダーと、このシリンダー内でその軸方向に往復動可能な往復体としてのピストン及びディスプレイサーと、前記ピストン及びディスプレイサーの往復動を制御する弾性体としての板バネと、前記ピストン及びディスプレイサーをそれぞれ前記板バネの可動部である中央部に接続する接続体としてのスリーブ及び穴あきボルト、ロッド及びナットと、前記板バネの固定部である外周部を前記シリンダーとの位置関係が固定された状態で支持する支持体としての固定軸、スペーサ及びナットとを有するものが知られている（例えば、特許文献１参照。）。そして、このようなフリーピストン型スターリング機関では、板バネのバネ定数と可動質量で定まる共振周波数を、ピストン組立体とディスプレイサー組立体とで最適にすることで、ピストンとディスプレイサーの位相差を保ったままでの運転が容易になる。このように、ピストン組立体とディスプレイサー組立体の共振周波数を調整するために、特許文献１では、ワッシャーにより付加重量（本願発明の錘体に相当する）を追加するようにしていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－３０９０８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１では、ピストン組立体及びディスプレイサー組立体を組み立てた後、これらのピストン組立体及びディスプレイサー組立体をスターリング機関とは別の固定台に固定して微小振動を与え、それぞれの共振周波数を測定して付加重量を算出した後、一旦ピストン組立体及びディスプレイサー組立体を固定台から外して分解し、付加重量であるワッシャーをピストン組立体及びディスプレイサー組立体と一体化していた。なお、ピストン組立体へのワッシャーの追加は、ピストンを板バネに固定するための接続体としてのスリーブのボス部と穴あきボルトを螺合させる際に、前記スリーブと穴あきボルトとの間に板バネと共にワッシャーを挟持することで行われていた。同様に、ディスプレイサー組立体へのワッシャーの追加は、ディスプレイサーを板バネに固定するための接続体としてのロッドとナットを螺合させる際に、前記ロッドとナットとの間に板バネと共にワッシャーを挟持することで行われていた。即ち、特許文献１では、組立、共振周波数測定、分解、再組立という工程を取らなければならず、製造に手間がかかるばかりでなく、工程が増えることによって部品の破損のリスクが増加するという問題があった。
【0005】
本発明は以上の問題点を解決し、製造工程を削減すると共に、部品の破損のリスクを減少させることができるフリーピストン型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に記載のフリーピストン型スターリング機関は、シリンダーと、このシリンダー内でその軸方向に往復動可能な往復体と、この往復体の往復動を制御する弾性体と、前記往復体を前記弾性体の可動部に接続させる接続体と、前記弾性体の固定部を前記シリンダーとの位置関係が固定された状態で支持する支持体とを有するフリーピストン型スターリング機関において、前記往復体と接続体を含む可動質量を調整するための錘体と、前記接続体又は往復体に設けられて前記錘体が取り付けられる取付部とを有すると共に、前記シリンダー、往復体、弾性体、接続体及び支持体が組まれた状態で前記錘体の取付が可能な位置に、前記取付部が設けられるものである。
【0007】
また、本発明の請求項２に記載のフリーピストン型スターリング機関は、請求項１において、前記弾性体が板バネであると共に、前記取付部が前記板バネの反往復体側に設けられるものである。
【0008】
また、本発明の請求項３に記載のフリーピストン型スターリング機関は、請求項２において、前記取付部が前記往復体と同軸に設けられると共に、前記錘体が前記取付部に対し同軸に取り付けられるものである。
【0009】
また、本発明の請求項４に記載のフリーピストン型スターリング機関は、請求項３において、前記錘体がワッシャーであり、前記取付部が雌螺子部材及びこの雌螺子部材に螺合する雄螺子部材であると共に、前記雄螺子と雌螺子の螺合によりワッシャーが挟持可能とされるものである。
【0010】
更に、本発明の請求項５に記載のフリーピストン型スターリング機関は、請求項３において、前記錘体が雄螺子部材であり、前記取付部が雌螺子部材であり、前記雄螺子部材が前記雌螺子部材と螺合可能であると共に、複数種の重さが異なる前記雄螺子部材の何れかが前記雌螺子部材に螺合可能とされるものである。
【発明の効果】
【0011】
本発明の請求項１に記載のフリーピストン型スターリング機関は、以上のように構成することにより、シリンダー、往復体、弾性体、接続体及び支持体が組まれた状態で可動質量の調整ができるので、分解、再組立の工程を削減して容易に製造することができると共に、工程を削減することによって部品の破損リスクを減少させることができる。
【0012】
なお、前記弾性体を板バネとすると共に、前記取付部を前記板バネの反往復体側に設けたことにより、シリンダー、往復体、弾性体、接続体及び支持体が組まれた状態で可動質量の調整を容易に行うことができる。
【0013】
また、前記取付部を前記往復体と同軸に設けると共に、前記錘体を前記取付部に対し同軸に取り付けることにより、前記往復体の往復動をバランス良く行わせることができる。
【0014】
また、前記錘体をワッシャーとし、前記取付部を雌螺子部材及びこの雌螺子部材に螺合する雄螺子部材とすると共に、前記雄螺子部材と雌螺子部材の螺合によりワッシャーを挟持可能とすることにより、このワッシャーの枚数及び／又は質量を違えて可動質量を容易に調整することができる。
【0015】
更に、前記錘体を雄螺子部材とし、前記取付部を雌螺子部材とし、前記雄螺子部材を前記雌螺子部材に螺合可能とすると共に、複数種の重さが異なる前記雄螺子部材の何れかを前記雌螺子部材に螺合可能とすることにより、何れかの前記雄螺子部材を選択して螺合させることで可動質量を容易に調整することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明のフリーピストン型スターリング機関の外観図である。
【図2】同、ピストン組立体の概略図である。
【図3】同、ディスプレイサー組立体の概略図である。
【図4】本発明の第一の実施形態における、ピストン組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図5】同、ディスプレイサー組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図6】本発明の第二の実施形態を示すフリーピストン型スターリング機関における、ピストン組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図7】同、ディスプレイサー組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図8】本発明の第三の実施形態を示すフリーピストン型スターリング機関における、ピストン組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図9】同、ディスプレイサー組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図10】本発明の第四の実施形態を示すフリーピストン型スターリング機関における、ピストン組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図11】同、ディスプレイサー組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【図12】本発明の第五の実施形態を示すフリーピストン型スターリング機関における、ピストン組立体の可動質量の調整を説明するための説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
以下、本発明の第一の実施形態について、図１乃至図５に基づいて説明する。１は、本発明のフリーピストン型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（以下、スターリング冷凍機と略す）である。なお、本例では説明を容易にするために、前記スターリング冷凍機１としてγ型のものを例示したが、β型等、他の形式であっても良い。前記スターリング冷凍機１は、密閉されたケーシング２の内部に、第一シリンダー３と、第二シリンダー４と、前記第一シリンダー３内をその中心軸Ｘ方向に往復動可能な往復体としてのピストン５を有するピストン組立体６と、前記第二シリンダー４内をその中心軸Ｙ方向に往復動可能な往復体としてのディスプレイサー７を有するディスプレイサー組立体８とを有する。
【0018】
前記ケーシング２は、円筒部９と胴部１０とを有する。そして、前記円筒部９の先端側が吸熱部９Ｃ、基端側が排熱部９Ｈとなる。また、前記円筒部９内には、前記第二シリンダー４、ディスプレイサー組立体８の一部、及び図示しない吸熱側熱交換器、再生器、排熱側熱交換器が設けられる。また、前記胴部１０内には、前記第一シリンダー３、ピストン組立体６、ディスプレイサー組立体８の一部、及び図示しないリニアモータの固定子が設けられる。
【0019】
前記ピストン組立体６について詳述する。このピストン組立体６は、前記ピストン５と、このピストン５の前記第一シリンダー３内における往復動を制御するための弾性体としての第一板バネ１１と、前記ピストン５に駆動力を与える前記リニアモータの可動子１２と、前記ピストン５及び可動子１２を前記第一板バネ１１に固定するための接続体１３とを有して構成される。前記ピストン５は円筒状に形成される。そして、このピストン５の基端側には、図示しない雌螺子が形成される。また、前記可動子１２は、円筒状で且つ非磁性の合成樹脂製の枠１４と、この枠１４に固定される円筒状の永久磁石１５とを有して構成される。そして、前記枠１４の基端側には円形の貫通孔１６が形成される。この貫通孔１６の内径は、前記ピストン５の外径よりも小さく形成される。前記接続体１３は、接続本体１７とナット１８とを有して構成される。前記接続本体１７は、図示しない第一雄螺子と、第二雄螺子１９と、大径部２０と、小径部２１と、雌螺子２２とを有して構成される。前記第一雄螺子は、前記貫通孔１６を通って前記ピストン５の図示しない雌螺子と螺合可能に構成される。即ち、前記第一雄螺子の外径は、前記貫通孔１６の内径よりも小さく形成される。一方、前記大径部２０の外径は、前記貫通孔１６の内径よりも大きく形成される。従って、前記貫通孔１６を通して、前記接続本体１７の第一雄螺子を前記ピストン５の雌螺子と螺合させることで、前記可動子１２が前記ピストン５と接続本体１７とで挟持される。前記第一板バネ１１の中央には中央貫通孔２３が形成されると共に、外周部には複数の外周部貫通孔２４が形成される。前記中央貫通孔２３の内径は、前記第二雄螺子１９の外径よりも大きく、且つ前記ナット１８の二面幅よりも小さく形成される。従って、前記第二雄螺子１９は前記第一板バネ１１の中央貫通孔２３に通すことができる。また、前記第二雄螺子１９を前記中央貫通孔２３に通した状態で、前記第二雄螺子１９に前記ナット１８を螺合させることで、前記第一板バネ１１が前記接続本体１７とナット１８とで挟持される。このようにして、前記ピストン組立体６が構成される。
【0020】
前記第一板バネ１１は、支持体としての支持腕部２５に支持される。詳述すると、前記第一板バネ１１の外周部貫通孔２４を通してビス２６を前記支持腕部２５の雌螺子２７に螺合させることで、前記第一板バネ１１の外周部が前記支持腕部２５とビス２６とで挟持される。そして、前記支持腕部２５は、フランジ部２８を介して前記第一シリンダー３と一体に形成される。従って、前記支持腕部２５は、前記第一シリンダー３との位置関係が固定される。これは、前記支持腕部２５に支持される前記第一板バネ１１の外周部と前記第一シリンダー３との位置関係が固定されることを意味する。即ち、前記第一板バネ１１の外周部は、動かない固定部となり、前記第一板バネ１１の中央部は、前記ピストン５の往復動に伴って動く可動部となる。
【0021】
前記ピストン組立体６を構成する接続本体１７の反ピストン５側には、前記第二雄螺子１９と同軸状に前記雌螺子２２が形成される。即ち、前記接続本体１７の反ピストン５側には、外側に前記第二雄螺子１９が、内側に前記雌螺子２２が形成される。この雌螺子２２を有する前記接続本体１７の先端側が雌螺子部材である。前記雌螺子２２には、雄螺子部材としてのボルト２９が螺合される。そして、これら雌螺子２２を有する雌螺子部材と雄螺子部材としてのボルト２９によって、取付部３０が構成される。即ち、前記取付部３０は、前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられる。更に、前記雌螺子２２とボルト２９を螺合させることで、前記接続本体１７とボルト３０との間に錘体としてのワッシャー３１が挟持可能とされる。
【0022】
次に、本実施形態における前記ピストン組立体６の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第一板バネ１１の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｐを測定しておく。なお、前記測定用治具は、前記支持腕部２５と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｐの測定は、全ての前記第一板バネ１１に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。一般的に、往復動する物体とこの物体に接続される弾性体からなる振動系の共振周波数ｆは、以下の数式で表される。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、ｎ枚の前記ワッシャー３１の質量ｍ３１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ３１は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｎｍ３１））
なお、この例では、基準となる図４（ｂ）に示すようにｎ＝２であるが、ｎの値はｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー３１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、前記ワッシャー３１の枚数を増減させることで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図４（ａ）のように、前記ワッシャー３１を１枚に減らす。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図４（ｃ）のように、前記ワッシャー３１を３枚に増やす。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー３１の枚数を調整することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー３１の厚さを薄くすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、ｎ枚の前記ワッシャー３１の質量ｍ３１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ３１は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｎｍ３１））
なお、この例では、基準となる図４（ｂ）に示すようにｎ＝２であるが、ｎの値はｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー３１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、前記ワッシャー３１の枚数を増減させることで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図４（ａ）のように、前記ワッシャー３１を１枚に減らす。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図４（ｃ）のように、前記ワッシャー３１を３枚に増やす。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー３１の枚数を調整することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー３１の厚さを薄くすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
【0023】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｐの調整のために前記ピストン組立体６を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられるので、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、前記ボルト２９だけを前記ピストン組立体６から外して前記ワッシャー３１の枚数を調整することで、可動質量ｍｐの調整が可能である。即ち、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。
【0024】
前記ディスプレイサー組立体８について詳述する。このディスプレイサー組立体８は、前記ディスプレイサー７と、このディスプレイサー７の前記第二シリンダー４内における往復動を制御するための弾性体としての第二板バネ３２と、前記ディスプレイサー７を前記第二板バネ３２に固定するための接続体３３とを有して構成される。前記ディスプレイサー７は円筒状に形成される。また、前記接続体３３は、ロッド３４と第一ナット３５とを有して構成される。前記ロッド３４は、丸棒状のロッド本体３６と、このロッド本体３６の反ディスプレイサー７側に設けられる雄螺子３７とを有して構成される。そして、前記ロッド本体３６は、前記ディスプレイサー７と同軸に接続される。なお、前記雄螺子３７の外径は、前記ロッド本体３６の反ディスプレイサー７側端部の外径よりも小さい。前記第二板バネ３２の中央には中央貫通孔３８が形成されると共に、外周部には複数の外周部貫通孔３９が形成される。前記中央貫通孔３８の内径は、前記雄螺子３７の外径よりも大きく、且つ前記ロッド本体３６の反ディスプレイサー７側端部の外径及び前記第一ナット３５の二面幅よりも小さく形成される。従って、前記雄螺子３７は前記第二板バネ３２の中央貫通孔３８に通すことができる。また、前記雄螺子３７を前記中央貫通孔３８に通した状態で、前記雄螺子３７に前記第一ナット３５を螺合させることで、前記第二板バネ３２が前記ロッド本体３６とナット３７とで挟持される。このようにして、前記ディスプレイサー組立体８が構成される。
【0025】
前記第二板バネ３２は、支持体としての支持腕部４０に支持される。詳述すると、前記第二板バネ３２の外周部貫通孔３９を通してビス４１を前記支持腕部４０の雌螺子４２に螺合させることで、前記第二板バネ３２の外周部が前記支持腕部４０とビス４１とで挟持される。そして、前記支持腕部４０は、前記ケーシング２の胴部１０内において、位置決めされて固定される。また、前記第二シリンダー４も、前記ケーシング２の円筒部９内において、位置決めされて固定される。従って、前記支持腕部４０は、前記ケーシング２内にて、前記第二シリンダー４との位置関係が固定される。これは、前記支持腕部４０に支持される前記第二板バネ３２の外周部と前記第二シリンダー４との位置関係が固定されることを意味する。即ち、前記第二板バネ３２の外周部は、動かない固定部となり、前記第二板バネ３２の中央部は、前記ディスプレイサー７の往復動に伴って動く可動部となる。
【0026】
前記ディスプレイサー組立体８を構成する前記ロッド３４の雄螺子３７の先端側は、取付部４３の一部を構成する雄螺子部材である。そして、前記雄螺子３７には、前記取付部４３の一部を構成する雌螺子部材としての第二ナット４４が螺合される。即ち、前記取付部４３は、前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられる。更に、前記雄螺子３７を有する雄螺子部材と雌螺子部材としての第二ナット４４を螺合させることで、前記第一ナット３５と第二ナット４４との間に錘体としてのワッシャー４５が挟持可能とされる。
【0027】
次に、本実施形態における前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第二板バネ３２の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｄを測定しておく。なお、前記測定用治具は、前記支持腕部４０と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｄの測定は、全ての前記第二板バネ３２に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。前記ピストン組立体６と同様に、前記ディスプレイサー組立体８の目標共振周波数ｆｄｔは、以下の数式で表される。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、ｎ枚の前記ワッシャー４５の質量ｍ４５の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ４５は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｎｍ４５））
なお、この例では、基準となる図５（ｂ）に示すようにｎ＝２であるが、ｎの値はｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７，ロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー４５は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、前記ワッシャー４５の枚数を増減させることで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図５（ａ）のように、前記ワッシャー４５を１枚に減らす。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図５（ｃ）のように、前記ワッシャー４５を３枚に増やす。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー４５の枚数を調整することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー４５の厚さを薄くすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、ｎ枚の前記ワッシャー４５の質量ｍ４５の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ４５は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｎｍ４５））
なお、この例では、基準となる図５（ｂ）に示すようにｎ＝２であるが、ｎの値はｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７，ロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー４５は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、前記ワッシャー４５の枚数を増減させることで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図５（ａ）のように、前記ワッシャー４５を１枚に減らす。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図５（ｃ）のように、前記ワッシャー４５を３枚に増やす。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー４５の枚数を調整することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー４５の厚さを薄くすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
【0028】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｄの調整のために前記ディスプレイサー組立体８を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられるので、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、前記第二ナット４４だけを前記ディスプレイサー組立体８から外して前記ワッシャー４５の枚数を調整することで、可動質量ｍｄの調整が可能である。即ち、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。
【0029】
このように、前記ピストン組立体６に取り付けるワッシャー３１の枚数、及び前記ディスプレイサー組立体８に取り付けるワッシャー４５の枚数を調整することで、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができると共に、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。そして、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられることで、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｐの調整が可能である。同様に、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられることで、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｄの調整が可能である。従って、従来のように、ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを測定した後でピストン組立体６を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損（具体的には、螺子山を潰したり、部品を他の物体に衝突させたり擦ったりすること等）のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｐの調整をすることができる。同様に、ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを測定した後でディスプレイサー組立体８を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｄの調整をすることができる。また、前記取付部３０，４３が、それぞれ前記ピストン組立体６、ディスプレイサー組立体８と同軸に設けられるので、錘体としての前記ワッシャー３１，４５を前記取付部３０，４３に対し同軸に取り付けることができ、前記ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の重量バランスを良好にして、前記ピストン５，ディスプレイサー７の往復動をバランス良く行わせることができる。更に、前記ワッシャー３１，４５を錘体とすることで、挟持するワッシャー３１，４５の枚数を調整することで容易に前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐ及び前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを調整することができる。
【0030】
次に、本発明の第二の実施形態について、図１乃至図３及び図６，７に基づいて説明する。なお、ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の構造は第一の実施形態と共通するので、それらの説明を省略し、可動質量ｍｐ，ｍｄの調整について説明する。
【0031】
ピストン組立体６を構成する接続本体１７の反ピストン５側には、第二雄螺子１９と同軸状に雌螺子２２が形成される。即ち、前記接続本体１７の反ピストン５側には、外側に前記第二雄螺子１９が、内側に前記雌螺子２２が形成される。この雌螺子２２を有する前記接続本体１７の先端側が雌螺子部材である。前記雌螺子２２には、雄螺子部材としてのボルト２９が螺合される。そして、これら雌螺子２２とボルト２９によって、取付部３０が構成される。即ち、前記取付部３０は、第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられる。更に、前記雌螺子２２を有する雌螺子部材と雄螺子部材としてのボルト２９を螺合させることで、前記接続本体１７とボルト３０との間に錘体としてのワッシャー５１が挟持可能とされる。なお、このワッシャー５１は、直径の異なる複数種の何れか（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ…）である。
【0032】
次に、本実施形態における前記ピストン組立体６の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第一板バネ１１の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｐを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部２５と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｐの測定は、全ての前記第一板バネ１１に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。一般的に、往復動する物体とこの物体に接続される弾性体からなる振動系の共振周波数ｆは、以下の数式で表される。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、前記ワッシャー５１の質量ｍ５１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ５１は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｍ５１））
なお、この例では、基準となる図６（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５１は中程度の直径のワッシャー５１ｂであるが、ワッシャー５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…の何れを選択するかはｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー５１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５１の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図６（ａ）のように、前記ワッシャー５１を直径の小さいもの（５１ａ）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図６（ｃ）のように、前記ワッシャー５１を直径の大きいもの（５１ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５１の種類を選択することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…）間の直径の差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、前記ワッシャー５１の質量ｍ５１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ５１は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｍ５１））
なお、この例では、基準となる図６（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５１は中程度の直径のワッシャー５１ｂであるが、ワッシャー５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…の何れを選択するかはｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー５１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５１の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図６（ａ）のように、前記ワッシャー５１を直径の小さいもの（５１ａ）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図６（ｃ）のように、前記ワッシャー５１を直径の大きいもの（５１ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５１の種類を選択することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５１（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…）間の直径の差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
【0033】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｐの調整のために前記ピストン組立体６を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられるので、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、前記ボルト２９だけを前記ピストン組立体６から外して、取り付けられる前記ワッシャー５１の種類（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…）を適宜選択することで、可動質量ｍｐの調整が可能である。即ち、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。
【0034】
ディスプレイサー組立体８を構成するロッド３４の雄螺子３７の先端側は、取付部４３の一部を構成する雄螺子部材である。そして、前記雄螺子３７には、前記取付部４３の一部を構成する雌螺子部材としての第二ナット４４が螺合される。即ち、前記取付部４３は、前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられる。更に、前記雄螺子３７を有する雄螺子部材と雌螺子部材としての第二ナット４４を螺合させることで、第一ナット３５と第二ナット４４との間に錘体としてのワッシャー５２が挟持可能とされる。なお、このワッシャー５２は、直径の異なる複数種の何れか（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…）である。
【0035】
次に、本実施形態における前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第二板バネ３２の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｄを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部４０と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｄの測定は、全ての前記第二板バネ３２に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。前記ピストン組立体６と同様に、前記ディスプレイサー組立体８の目標共振周波数ｆｄｔは、以下の数式で表される。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、前記ワッシャー５２の質量ｍ５２の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ５２は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｍ５２））
なお、この例では、基準となる図７（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５２は中程度の直径のワッシャー５２ｂであるが、ワッシャー５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…の何れを選択するかはｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７及びロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー５２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５２の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図７（ａ）のように、前記ワッシャー５２を直径の小さいもの（５２ａ）に変更する。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図７（ｃ）のように、前記ワッシャー５２を直径の大きいもの（５２ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５２の種類を選択することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…）間の直径の差を小さくすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、前記ワッシャー５２の質量ｍ５２の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ５２は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｍ５２））
なお、この例では、基準となる図７（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５２は中程度の直径のワッシャー５２ｂであるが、ワッシャー５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…の何れを選択するかはｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７及びロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー５２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５２の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図７（ａ）のように、前記ワッシャー５２を直径の小さいもの（５２ａ）に変更する。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図７（ｃ）のように、前記ワッシャー５２を直径の大きいもの（５２ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５２の種類を選択することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５２（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…）間の直径の差を小さくすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
【0036】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｄの調整のために前記ディスプレイサー組立体８を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられるので、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、前記第二ナット４４だけを前記ディスプレイサー組立体８から外して、取り付けられる前記ワッシャー５２の種類（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…）を適宜選択することで、可動質量ｍｄの調整が可能である。即ち、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。
【0037】
このように、前記ピストン組立体６に取り付けるワッシャー５１の種類（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…）、及び前記ディスプレイサー組立体８に取り付けるワッシャー５２の種類（５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…）を選択することで、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができると共に、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。そして、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられることで、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｐの調整が可能である。同様に、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられることで、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｄの調整が可能である。従って、従来のように、ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを測定した後でピストン組立体６を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損（具体的には、螺子山を潰したり、部品を他の物体に衝突させたり擦ったりすること等）のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｐの調整をすることができる。同様に、ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを測定した後でディスプレイサー組立体８を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｄの調整をすることができる。また、前記取付部３０，４３が、それぞれ前記ピストン組立体６、ディスプレイサー組立体８と同軸に設けられるので、錘体としての前記ワッシャー５１，５２を前記取付部３０，４３に対し同軸に取り付けることができ、前記ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の重量バランスを良好にして、前記ピストン５，ディスプレイサー７の往復動をバランス良く行わせることができる。更に、前記ワッシャー５１，５２を錘体とすることで、直径の異なる前記ワッシャー（５１ａ，５１ｂ，５１ｃ，…，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，…）の何れかを選択して挟持することで、容易に前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐ及び前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを調整することができる。
【0038】
次に、本発明の第三の実施形態について、図１乃至図３及び図８，９に基づいて説明する。なお、ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の構造は、第一及び第二の実施形態と共通するので、それらの説明を省略し、可動質量ｍｐ，ｍｄの調整について説明する。
【0039】
ピストン組立体６を構成する接続本体１７の反ピストン５側には、第二雄螺子１９と同軸状に雌螺子２２が形成される。即ち、前記接続本体１７の反ピストン５側には、外側に前記第二雄螺子１９が、内側に前記雌螺子２２が形成される。この雌螺子２２を有する前記接続本体１７の先端側が雌螺子部材である。前記雌螺子２２には、雄螺子部材としてのボルト２９が螺合される。そして、これら雌螺子２２を有する雌螺子部材と雄螺子部材としてのボルト２９によって、取付部３０が構成される。即ち、前記取付部３０は、第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられる。更に、前記雌螺子２２とボルト２９を螺合させることで、前記接続本体１７とボルト３０との間に錘体としてのワッシャー６１が挟持可能とされる。なお、このワッシャー６１は、厚さの異なる複数種の何れか（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ…）である。
【0040】
次に、本実施形態における前記ピストン組立体６の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第一板バネ１１の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｐを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部２５と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｐの測定は、全ての前記第一板バネ１１に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。一般的に、往復動する物体とこの物体に接続される弾性体からなる振動系の共振周波数ｆは、以下の数式で表される。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、前記ワッシャー６１の質量ｍ６１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ６１は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｍ６１））
なお、この例では、基準となる図８（ｂ）に示すように、前記ワッシャー６１は中程度の厚さのワッシャー６１ｂであるが、ワッシャー６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…の何れを選択するかはｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー６１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー６１の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図８（ａ）のように、前記ワッシャー６１を薄いもの（６１ａ）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図８（ｃ）のように、前記ワッシャー６１を厚いもの（６１ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー６１の種類を選択することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…）間の厚さの差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、前記ワッシャー６１の質量ｍ６１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ６１は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｍ６１））
なお、この例では、基準となる図８（ｂ）に示すように、前記ワッシャー６１は中程度の厚さのワッシャー６１ｂであるが、ワッシャー６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…の何れを選択するかはｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー６１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー６１の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図８（ａ）のように、前記ワッシャー６１を薄いもの（６１ａ）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図８（ｃ）のように、前記ワッシャー６１を厚いもの（６１ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー６１の種類を選択することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー６１（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…）間の厚さの差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
【0041】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｐの調整のために前記ピストン組立体６を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられるので、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、前記ボルト２９だけを前記ピストン組立体６から外して、取り付けられる前記ワッシャー６１の種類（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…）を適宜選択することで、可動質量ｍｐの調整が可能である。即ち、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。
【0042】
ディスプレイサー組立体８を構成するロッド３４の雄螺子３７の先端側は、取付部４３の一部を構成する雄螺子部材である。そして、前記雄螺子３７には、前記取付部４３の一部を構成する雌螺子部材としての第二ナット４４が螺合される。即ち、前記取付部４３は、前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられる。更に、前記雄螺子３７を有する雄螺子部材と雌螺子部材としての第二ナット４４を螺合させることで、第一ナット３５と第二ナット４４との間に錘体としてのワッシャー６２が挟持可能とされる。なお、このワッシャー６２は、厚さの異なる複数種の何れか（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…）である。
【0043】
次に、本実施形態における前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第二板バネ３２の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｄを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部４０と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｄの測定は、全ての前記第二板バネ３２に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。前記ピストン組立体６と同様に、前記ディスプレイサー組立体８の目標共振周波数ｆｄｔは、以下の数式で表される。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、前記ワッシャー６２の質量ｍ６２の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ６２は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｍ６２））
なお、この例では、基準となる図９（ｂ）に示すように、前記ワッシャー６２は中程度の厚さのワッシャー６２ｂであるが、ワッシャー６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…の何れを選択するかはｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７及びロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー６２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー６２の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図９（ａ）のように、前記ワッシャー６２を薄いもの（６２ａ）に変更する。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図９（ｃ）のように、前記ワッシャー６２を厚いもの（６２ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー６２の種類を選択することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…）間の直径の差を小さくすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、前記ワッシャー６２の質量ｍ６２の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ６２は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｍ６２））
なお、この例では、基準となる図９（ｂ）に示すように、前記ワッシャー６２は中程度の厚さのワッシャー６２ｂであるが、ワッシャー６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…の何れを選択するかはｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７及びロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー６２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー６２の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図９（ａ）のように、前記ワッシャー６２を薄いもの（６２ａ）に変更する。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図９（ｃ）のように、前記ワッシャー６２を厚いもの（６２ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー６２の種類を選択することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー６２（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…）間の直径の差を小さくすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
【0044】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｄの調整のために前記ディスプレイサー組立体８を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられるので、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、前記第二ナット４４だけを前記ディスプレイサー組立体８から外して、取り付けられる前記ワッシャー６２の種類（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…）を適宜選択することで、可動質量ｍｄの調整が可能である。即ち、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。
【0045】
このように、前記ピストン組立体６に取り付けるワッシャー６１の種類（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…）、及び前記ディスプレイサー組立体８に取り付けるワッシャー６２の種類（６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…）を選択することで、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができると共に、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。そして、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられることで、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｐの調整が可能である。同様に、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられることで、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｄの調整が可能である。従って、従来のように、ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを測定した後でピストン組立体６を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損（具体的には、螺子山を潰したり、部品を他の物体に衝突させたり擦ったりすること等）のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｐの調整をすることができる。同様に、ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを測定した後でディスプレイサー組立体８を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｄの調整をすることができる。また、前記取付部３０，４３が、それぞれ前記ピストン組立体６、ディスプレイサー組立体８と同軸に設けられるので、錘体としての前記ワッシャー６１，６２を前記取付部３０，４３に対し同軸に取り付けることができ、前記ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の重量バランスを良好にして、前記ピストン５，ディスプレイサー７の往復動をバランス良く行わせることができる。更に、前記ワッシャー６１，６２を錘体とすることで、直径の異なる前記ワッシャー（６１ａ，６１ｂ，６１ｃ，…，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ，…）の何れかを選択して挟持することで、容易に前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐ及び前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを調整することができる。
【0046】
次に、本発明の第四の実施形態について、図１乃至図３及び図１０，１１に基づいて説明する。なお、ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の構造は、第一乃至第三の実施形態と共通するので、それらの説明を省略し、可動質量ｍｐ，ｍｄの調整について説明する。
【0047】
ピストン組立体６を構成する接続本体１７の反ピストン５側には、第二雄螺子１９と同軸状に雌螺子２２が形成される。即ち、前記接続本体１７の反ピストン５側には、外側に前記第二雄螺子１９が、内側に前記雌螺子２２が形成される。この雌螺子２２を有する前記接続本体１７の先端側が雌螺子部材である。前記雌螺子２２には、雄螺子部材としての
ボルト２９が螺合される。そして、これら雌螺子２２を有する雌螺子部材と雄螺子部材としてのボルト２９によって、取付部３０が構成される。即ち、前記取付部３０は、第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられる。更に、前記雌螺子２２とボルト２９を螺合させることで、前記接続本体１７とボルト３０との間に錘体としてのワッシャー５１が挟持可能とされる。なお、このワッシャー５１は、直径の異なる複数種の何れか（５１ａ，５１ｂ，…）である。
ボルト２９が螺合される。そして、これら雌螺子２２を有する雌螺子部材と雄螺子部材としてのボルト２９によって、取付部３０が構成される。即ち、前記取付部３０は、第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられる。更に、前記雌螺子２２とボルト２９を螺合させることで、前記接続本体１７とボルト３０との間に錘体としてのワッシャー５１が挟持可能とされる。なお、このワッシャー５１は、直径の異なる複数種の何れか（５１ａ，５１ｂ，…）である。
【0048】
次に、本実施形態における前記ピストン組立体６の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第一板バネ１１の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｐを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部２５と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｐの測定は、全ての前記第一板バネ１１に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。一般的に、往復動する物体とこの物体に接続される弾性体からなる振動系の共振周波数ｆは、以下の数式で表される。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、前記ワッシャー５１の質量ｍ５１（ｍ５１ａ，ｍ５１ｂ，…）の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ５１（ｍ５１ａ，ｍ５１ｂ，…）は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｘｍ５１ａ＋ｙｍ５１ｂ））
なお、この例では、基準となる図１０（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５１は直径の小さいもの（５１ａ）が２枚である（ｘ＝２，ｙ＝０）が、ワッシャー５１ａ，５１ｂ，…の枚数及び種類は、ｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー５１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５１の枚数や種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図１０（ａ）のように、前記ワッシャー５１を直径の小さいもの（５１ａ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝０）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図１０（ｃ）のように、前記ワッシャー５１を直径の小さいもの（５１ａ）１枚と直径の大きいもの（５１ｂ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝１）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５１の枚数と種類を変更することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５１（５１ａ，５１ｂ，…）間の直径や厚さの差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト２９の質量ｍ２９と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１と、前記ワッシャー５１の質量ｍ５１（ｍ５１ａ，ｍ５１ｂ，…）の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ２９，ｍ５１（ｍ５１ａ，ｍ５１ｂ，…）は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ２９＋ｍ１１＋ｘｍ５１ａ＋ｙｍ５１ｂ））
なお、この例では、基準となる図１０（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５１は直径の小さいもの（５１ａ）が２枚である（ｘ＝２，ｙ＝０）が、ワッシャー５１ａ，５１ｂ，…の枚数及び種類は、ｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８，ボルト２９，ワッシャー５１は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５１の枚数や種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図１０（ａ）のように、前記ワッシャー５１を直径の小さいもの（５１ａ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝０）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図１０（ｃ）のように、前記ワッシャー５１を直径の小さいもの（５１ａ）１枚と直径の大きいもの（５１ｂ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝１）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５１の枚数と種類を変更することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５１（５１ａ，５１ｂ，…）間の直径や厚さの差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
【0049】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｐの調整のために前記ピストン組立体６を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられるので、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、前記ボルト２９だけを前記ピストン組立体６から外して、取り付けられる前記ワッシャー５１の枚数や種類（５１ａ，５１ｂ，…）を適宜変更することで、可動質量ｍｐの調整が可能である。即ち、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。
【0050】
ディスプレイサー組立体８を構成するロッド３４の雄螺子３７の先端側は、取付部４３の一部を構成する雄螺子部材である。そして、前記雄螺子３７には、前記取付部４３の一部を構成する雌螺子部材としての第二ナット４４が螺合される。即ち、前記取付部４３は、前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられる。更に、前記雄螺子３７を有する雄螺子部材と雌螺子部材としての第二ナット４４を螺合させることで、第一ナット３５と第二ナット４４との間に錘体としてのワッシャー５２が挟持可能とされる。なお、このワッシャー５２は、直径の異なる複数種の何れか（５２ａ，５２ｂ，…）である。
【0051】
次に、本実施形態における前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第二板バネ３２の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｄを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部４０と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｄの測定は、全ての前記第二板バネ３２に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。前記ピストン組立体６と同様に、前記ディスプレイサー組立体８の目標共振周波数ｆｄｔは、以下の数式で表される。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、前記ワッシャー５２の質量ｍ５２（ｍ５２ａ，ｍ５２ｂ，…）の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ５２（ｍ５２ａ，ｍ５２ｂ，…）は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｘｍ５２ａ＋ｙｍ５２ｂ））
なお、この例では、基準となる図１１（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５２は直径の小さいもの（５２ａ）が２枚である（ｘ＝２，ｙ＝０）が、ワッシャー５２ａ，５２ｂ，…の枚数及び種類は、ｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７及びロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー５２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５２の枚数や種類を変更することで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図１１（ａ）のように、前記ワッシャー５２を直径の小さいもの（５２ａ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝０）に変更する。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図１１（ｃ）のように、前記ワッシャー５２を直径の小さいもの（５２ａ）１枚と直径の大きいもの（５２ｂ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝１）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５２の枚数や種類を変更することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５２（５２ａ，５２ｂ，…）間の直径や厚さの差を小さくすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／ｍｄ）
目標共振周波数ｆｄｔ及び前記第二板バネ３２のバネ定数ｋｄが定まっているので、前記ディスプレイサー組立体８の可動質量ｍｄは算出することができる。ここで、可動質量ｍｄは、前記ディスプレイサー７の質量ｍ７と、前記ロッド３４の質量ｍ３４と、前記第一ナット３５の質量ｍ３５と、前記第二ナット４４の質量ｍ４４と、前記第二板バネ３２における外周部を除く部位の質量ｍ３２と、前記ワッシャー５２の質量ｍ５２（ｍ５２ａ，ｍ５２ｂ，…）の和である。ｍ７，ｍ３４，ｍ３５，ｍ４４，ｍ５２（ｍ５２ａ，ｍ５２ｂ，…）は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ３２は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｄｔ＝（１／２π）√（ｋｄ／（ｍ７＋ｍ３４＋ｍ３５＋ｍ４４＋ｍ３２＋ｘｍ５２ａ＋ｙｍ５２ｂ））
なお、この例では、基準となる図１１（ｂ）に示すように、前記ワッシャー５２は直径の小さいもの（５２ａ）が２枚である（ｘ＝２，ｙ＝０）が、ワッシャー５２ａ，５２ｂ，…の枚数及び種類は、ｋｄの値により変動する。可動質量ｍｄの大部分を占める前記ディスプレイサー７及びロッド３４は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記第一ナット３５，第二ナット４４，ワッシャー５２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｄに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｄが目標共振周波数ｆｄｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ワッシャー５２の枚数や種類を変更することで対応する。可動質量ｍｄの値を減少させる必要がある場合、例えば図１１（ａ）のように、前記ワッシャー５２を直径の小さいもの（５２ａ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝０）に変更する。また、可動質量ｍｄの値を増加させる必要がある場合、例えば図１１（ｃ）のように、前記ワッシャー５２を直径の小さいもの（５２ａ）１枚と直径の大きいもの（５２ｂ）１枚（即ち、ｘ＝１，ｙ＝１）に変更する。このように、前記雌螺子２２に前記ボルト２９を螺合させる際に挟持する前記ワッシャー５２の枚数や種類を変更することによって可動質量ｍｄの値を調整し、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。なお、前記ワッシャー５２（５２ａ，５２ｂ，…）間の直径や厚さの差を小さくすれば、可動質量ｍｄの調整ステップを細かくすることができる。
【0052】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｄの調整のために前記ディスプレイサー組立体８を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられるので、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、前記第二ナット４４だけを前記ディスプレイサー組立体８から外して、取り付けられる前記ワッシャー５２の枚数や種類（５２ａ，５２ｂ，…）を適宜選択することで、可動質量ｍｄの調整が可能である。即ち、前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。
【0053】
このように、前記ピストン組立体６に取り付けるワッシャー５１の枚数や種類（５１ａ，５１ｂ，…）、及び前記ディスプレイサー組立体８に取り付けるワッシャー５２の枚数や種類（５２ａ，５２ｂ，…）を変更することで、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができると共に、前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを目標共振周波数ｆｄｔに近付けることができる。そして、前記取付部３０が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられることで、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｐの調整が可能である。同様に、前記取付部４３が前記第二板バネ３２の反ディスプレイサー７側に設けられることで、前記ディスプレイサー組立体８を前記支持腕部４０に支持させて前記ディスプレイサー７が前記第二シリンダー４内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｄの調整が可能である。従って、従来のように、ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを測定した後でピストン組立体６を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損（具体的には、螺子山を潰したり、部品を他の物体に衝突させたり擦ったりすること等）のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｐの調整をすることができる。同様に、ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを測定した後でディスプレイサー組立体８を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ディスプレイサー７と第二シリンダー４の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｄの調整をすることができる。また、前記取付部３０，４３が、それぞれ前記ピストン組立体６、ディスプレイサー組立体８と同軸に設けられるので、錘体としての前記ワッシャー５１，５２を前記取付部３０，４３に対し同軸に取り付けることができ、前記ピストン組立体６及びディスプレイサー組立体８の重量バランスを良好にして、前記ピストン５，ディスプレイサー７の往復動をバランス良く行わせることができる。更に、前記ワッシャー５１，５２を錘体とすることで、直径の異なる前記ワッシャー（５１ａ，５１ｂ，…，５２ａ，５２ｂ，…）の枚数や種類を変更して挟持することで、容易に前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐ及び前記ディスプレイサー組立体８の共振周波数ｆｄを調整することができる。
【0054】
次に、本発明の第五の実施形態について、図１乃至図３及び図１２に基づいて説明する。なお、ピストン組立体６の構造は、第一乃至第四の実施形態と共通するので、それらの説明を省略し、可動質量ｍｐの調整について説明する。
【0055】
ピストン組立体６を構成する接続本体１７の反ピストン５側には、第二雄螺子１９と同軸状に雌螺子２２が形成される。即ち、前記接続本体１７の反ピストン５側には、外側に前記第二雄螺子１９が、内側に前記雌螺子２２が形成される。この雌螺子２２を有する前記接続本体１７の先端側が雌螺子部材であり、この雌螺子部材によって取付部７１が構成される。即ち、この取付部７１は、第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられる。更に、前記雌螺子２２には、雄螺子部材としてのボルト７２が螺合される。そして、このボルト７２が錘体とされる。なお、このボルト７２は、長さの異なる複数種の何れか（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ…）である。
【0056】
次に、本実施形態における前記ピストン組立体６の共振周波数の調整方法について説明する。まず、予め前記第一板バネ１１の外周部を図示しない測定用治具に取り付けて応力を与えることで、バネ定数ｋｐを測定しておく。なお、前記測定用治具は、支持腕部２５と同様の位置関係である。また、バネ定数ｋｐの測定は、全ての前記第一板バネ１１に対し行う訳ではなく、製造ロット毎に行う。一般的に、往復動する物体とこの物体に接続される弾性体からなる振動系の共振周波数ｆは、以下の数式で表される。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。
ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト７２の質量ｍ７２と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ７２は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ１１＋ｍ７２））
なお、この例では、基準となる図１２（ｂ）に示すように、前記ボルト７２は中程度の長さのボルト７２ｂであるが、ボルト７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…の何れを選択するかはｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８及びボルト７２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ボルト７２の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図１２（ａ）のように、前記ボルト７２を短いもの（７２ａ）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図１２（ｃ）のように、前記ボルト７２を長いもの（７２ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に螺合させる前記ボルト７２の種類を選択することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ボルト７２（４２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…）間の長さの差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
ｆ＝（１／２π）√（ｋ／ｍ）
この数式において、ｋは弾性体のバネ定数、ｍは可動質量である。従って、前記ピストン組立体６の目標共振周波数ｆｐｔは、以下の数式で表される。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／ｍｐ）
目標共振周波数ｆｐｔ及び前記第一板バネ１１のバネ定数ｋｐが定まっているので、前記ピストン組立体６の可動質量ｍｐは算出することができる。
ここで、可動質量ｍｐは、前記ピストン５の質量ｍ５と、前記可動子１２の質量ｍ１２と、前記接続本体１７の質量ｍ１７と、前記ナット１８の質量ｍ１８と、前記ボルト７２の質量ｍ７２と、前記第一板バネ１１における外周部を除く部位の質量ｍ１１の和である。ｍ５，ｍ１２，ｍ１７，ｍ１８，ｍ７２は予め測定しておく。但し、これらの質量の測定は全ての部品において行う訳ではなく、ロット毎に行われる。また、ｍ１１は計算値である。従って、上記式は以下のように書き換えられる。
ｆｐｔ＝（１／２π）√（ｋｐ／（ｍ５＋ｍ１２＋ｍ１７＋ｍ１８＋ｍ１１＋ｍ７２））
なお、この例では、基準となる図１２（ｂ）に示すように、前記ボルト７２は中程度の長さのボルト７２ｂであるが、ボルト７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…の何れを選択するかはｋｐの値により変動する。可動質量ｍｐの大部分を占める前記ピストン５，可動子１２，前記接続本体１７は高精度に製造されるので、元々公差は小さい。また、前記ナット１８及びボルト７２は規格品であるが、質量が小さいので、質量の差異が共振周波数ｆｐに与える影響は比較的小さい。計算上、これで前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができるが、実際には、共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれる場合がある。このように共振周波数ｆｐが目標共振周波数ｆｐｔから許容範囲以上ずれた場合、取り付ける前記ボルト７２の種類を変更することで対応する。可動質量ｍｐの値を減少させる必要がある場合、例えば図１２（ａ）のように、前記ボルト７２を短いもの（７２ａ）に変更する。また、可動質量ｍｐの値を増加させる必要がある場合、例えば図１２（ｃ）のように、前記ボルト７２を長いもの（７２ｃ）に変更する。このように、前記雌螺子２２に螺合させる前記ボルト７２の種類を選択することによって可動質量ｍｐの値を調整し、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。なお、前記ボルト７２（４２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…）間の長さの差を小さくすれば、可動質量ｍｐの調整ステップを細かくすることができる。
【0057】
なお、フリーピストン型スターリング冷凍機１においては、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度は高精度である必要があるため、可動質量ｍｐの調整のために前記ピストン組立体６を一度分解してしまうと、再組立の際に前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度の再調整が必要になる。しかしながら、前述したように、前記取付部７１が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられるので、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、前記ボルト７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…）だけを前記ピストン組立体６から外して他のボルト７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…）に交換することで、可動質量ｍｐの調整が可能である。即ち、前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、容易に共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。
【0058】
このように、前記ピストン組立体６に取り付けるボルト７２の種類（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…）を選択することで、前記ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを目標共振周波数ｆｐｔに近付けることができる。そして、前記取付部７１が前記第一板バネ１１の反ピストン５側に設けられることで、前記ピストン組立体６を前記支持腕部２５に支持させて前記ピストン５が前記第一シリンダー３内に挿入された状態であっても、容易に共振周波数ｆｐの調整が可能である。従って、従来のように、ピストン組立体６の共振周波数ｆｐを測定した後でピストン組立体６を分解する必要がないので、組立と分解に伴う部品の破損（具体的には、螺子山を潰したり、部品を他の物体に衝突させたり擦ったりすること等）のリスクを減少させることができるばかりでなく、一旦調整した前記ピストン５と第一シリンダー３の同軸度を損なうことなく、可動質量ｍｐの調整をすることができる。また、前記取付部７１が前記ピストン組立体６と同軸に設けられるので、錘体としての前記ボルト７２を前記取付部７１に対し同軸に取り付けることができ、前記ピストン組立体６の重量バランスを良好にして、前記ピストン５の往復動をバランス良く行わせることができる。更に、前記錘体を雄螺子としてのボルト７２とし、前記取付部７１を雌螺子２２とし、前記ボルト７２を前記雌螺子２２に螺合可能とすると共に、複数種の重さが異なる前記ボルト７２（７２ａ，７２ｂ，７２ｃ，…）の何れかを前記雌螺子２２に螺合可能とすることにより、可動質量ｍｐを容易に調整することができる。
【0059】
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、第四の実施形態では、直径の異なるワッシャー５１ａ，５１ｂ，…又は５２ａ，５２ｂ，…の組み合わせにより可動質量ｍｐ，ｍｄを調整したが、厚さの異なるワッシャー６１ａ，６１ｂ，…又は６２ａ，６２ｂ，…の組み合わせにより可動質量ｍｐ，ｍｄを調整しても良い。また、直径の異なるワッシャーと厚さの異なるワッシャーとを組み合わせて可動質量ｍｐ，ｍｄを調整しても良い。また、上記各実施形態では、大きさの異なる錘体によって質量を調整したが、材質の異なる錘体によって質量を調整しても良い。更に、上記各実施形態では、往復体と接続体とが別構造であるが、往復体と接続体とを一体に構成しても良い。
【符号の説明】
【0060】
１ フリーピストン型スターリング冷凍機（フリーピストン型スターリング機関）
３ 第一シリンダー
４ 第二シリンダー
５ ピストン（往復体）
６ ピストン組立体
７ ディスプレイサー（往復体）
８ ディスプレイサー組立体
１１ 第一板バネ（弾性体）
１３ 接続体
１７ 接続本体（雌螺子部材）
２２ 雌螺子
２５ 支持腕部（支持体）
２９ ボルト（雄螺子部材）
３０ 取付部
３１ ワッシャー（錘体）
３２ 第二板バネ（弾性体）
３３ 接続体
３７ 雄螺子（雄螺子部材）
４０ 支持腕部（支持体）
４３ 取付部
４４ 第二ナット（雌螺子部材）
４５ ワッシャー（錘体）
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ… ワッシャー（錘体）
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ… ワッシャー（錘体）
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ… ワッシャー（錘体）
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ… ワッシャー（錘体）
７１ 取付部
７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ… ボルト（雄螺子部材、錘体）
ｆ 共振周波数
ｆｐ ピストン組立体６の共振周波数
ｆｐｔ ピストン組立体６の目標共振周波数
ｆｄ ディスプレイサー組立体８の共振周波数
ｆｄｔ ディスプレイサー組立体８の目標共振周波数
ｋ 弾性体のバネ定数
ｋｐ 第一板バネ１１のバネ定数
ｋｄ 第二板バネ３３のバネ定数
ｍ 可動質量
ｍｐ ピストン組立体６の可動質量
ｍｄ ディスプレイサー組立体８の可動質量
３ 第一シリンダー
４ 第二シリンダー
５ ピストン（往復体）
６ ピストン組立体
７ ディスプレイサー（往復体）
８ ディスプレイサー組立体
１１ 第一板バネ（弾性体）
１３ 接続体
１７ 接続本体（雌螺子部材）
２２ 雌螺子
２５ 支持腕部（支持体）
２９ ボルト（雄螺子部材）
３０ 取付部
３１ ワッシャー（錘体）
３２ 第二板バネ（弾性体）
３３ 接続体
３７ 雄螺子（雄螺子部材）
４０ 支持腕部（支持体）
４３ 取付部
４４ 第二ナット（雌螺子部材）
４５ ワッシャー（錘体）
５１，５１ａ，５１ｂ，５１ｃ… ワッシャー（錘体）
５２，５２ａ，５２ｂ，５２ｃ… ワッシャー（錘体）
６１，６１ａ，６１ｂ，６１ｃ… ワッシャー（錘体）
６２，６２ａ，６２ｂ，６２ｃ… ワッシャー（錘体）
７１ 取付部
７２，７２ａ，７２ｂ，７２ｃ… ボルト（雄螺子部材、錘体）
ｆ 共振周波数
ｆｐ ピストン組立体６の共振周波数
ｆｐｔ ピストン組立体６の目標共振周波数
ｆｄ ディスプレイサー組立体８の共振周波数
ｆｄｔ ディスプレイサー組立体８の目標共振周波数
ｋ 弾性体のバネ定数
ｋｐ 第一板バネ１１のバネ定数
ｋｄ 第二板バネ３３のバネ定数
ｍ 可動質量
ｍｐ ピストン組立体６の可動質量
ｍｄ ディスプレイサー組立体８の可動質量
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】