JP2792004B2 - 冷凍機 - Google Patents
冷凍機Info
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- JP2792004B2 JP2792004B2 JP7275972A JP27597295A JP2792004B2 JP 2792004 B2 JP2792004 B2 JP 2792004B2 JP 7275972 A JP7275972 A JP 7275972A JP 27597295 A JP27597295 A JP 27597295A JP 2792004 B2 JP2792004 B2 JP 2792004B2
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25D—REFRIGERATORS; COLD ROOMS; ICE-BOXES; COOLING OR FREEZING APPARATUS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F25D19/00—Arrangement or mounting of refrigeration units with respect to devices or objects to be refrigerated, e.g. infrared detectors
- F25D19/006—Thermal coupling structure or interface
Landscapes
- Radiation Pyrometers (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は冷凍機に関し、特に
吸熱部と発熱部を有し発熱部近傍において他の装置に取
り付けて使用される冷凍機に関する。
吸熱部と発熱部を有し発熱部近傍において他の装置に取
り付けて使用される冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】シリンダの両端がそれぞれ吸熱部及び発
熱部とされたスターリング冷凍機は、シリンダの発熱部
が銅部材で覆われ、この銅部材がヒートシンクとしての
役割を果たす。吸熱部を冷却対象領域に配置し保持する
ため、あるいは吸熱部に取り付けられた冷却対象物を所
望の位置に配置するために、銅部材を固定台等に取り付
けて吸熱部を所定の位置に保持する。
熱部とされたスターリング冷凍機は、シリンダの発熱部
が銅部材で覆われ、この銅部材がヒートシンクとしての
役割を果たす。吸熱部を冷却対象領域に配置し保持する
ため、あるいは吸熱部に取り付けられた冷却対象物を所
望の位置に配置するために、銅部材を固定台等に取り付
けて吸熱部を所定の位置に保持する。
【０００３】例えば、赤外線センサを冷却する場合、シ
リンダの吸熱部に赤外線センサを取り付け、赤外線セン
サを外部空間から隔離するために底を有する円筒状部材
を赤外線センサの上から被せ、銅部材に固定し、その内
部を真空に排気する。冷却した時に赤外線センサに水滴
もしくは霜がつかないようにするためである。
リンダの吸熱部に赤外線センサを取り付け、赤外線セン
サを外部空間から隔離するために底を有する円筒状部材
を赤外線センサの上から被せ、銅部材に固定し、その内
部を真空に排気する。冷却した時に赤外線センサに水滴
もしくは霜がつかないようにするためである。
【０００４】赤外線センサを外部空間と隔離するための
円筒状部材は、銅部材に気密性を保って取り付けられ、
銅部材と共に赤外線センサが配置された気密空間を画定
する。このスターリング冷凍機を他の装置に組み込んで
使用する場合には、銅部材を他の装置の所定の取り付け
位置に取り付ける。
円筒状部材は、銅部材に気密性を保って取り付けられ、
銅部材と共に赤外線センサが配置された気密空間を画定
する。このスターリング冷凍機を他の装置に組み込んで
使用する場合には、銅部材を他の装置の所定の取り付け
位置に取り付ける。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】シリンダの発熱部に取
り付けられた銅部材には、上記のように気密空間を画定
するための円筒状部材が取り付けられる。さらに銅部材
は他の装置の所定の取り付け位置に取り付けられる。赤
外線センサの交換、スターリング冷凍機の取り付け及び
取り外し時には、銅部材に取り付けられていたこれら各
種部品が取り外され、また取り付けられる。
り付けられた銅部材には、上記のように気密空間を画定
するための円筒状部材が取り付けられる。さらに銅部材
は他の装置の所定の取り付け位置に取り付けられる。赤
外線センサの交換、スターリング冷凍機の取り付け及び
取り外し時には、銅部材に取り付けられていたこれら各
種部品が取り外され、また取り付けられる。
【０００６】銅の硬度は比較的低いため、取り付け及び
取り外しを繰り返すと、銅部材に傷がつきやすい。また
大きな力が加わると変形する場合もある。本発明の目的
は、冷凍機組み込み装置への冷凍機の取り付け及び取り
外しを繰り返しても損傷しにくい冷凍機を提供すること
である。
取り外しを繰り返すと、銅部材に傷がつきやすい。また
大きな力が加わると変形する場合もある。本発明の目的
は、冷凍機組み込み装置への冷凍機の取り付け及び取り
外しを繰り返しても損傷しにくい冷凍機を提供すること
である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の冷凍機は、一端
で吸熱が生じ他端で発熱が生ずる熱サイクル機構部と、
前記熱サイクル機構部を機械的に保持するように、その
発熱側端部に気密にかつ熱的に結合するように取り付け
られ、第１の材料で形成された保持部材と、前記保持部
材に気密にかつ機械的に結合し、前記第１の材料よりも
硬度が大きい第２の材料で形成されたフランジ部とを有
する。
で吸熱が生じ他端で発熱が生ずる熱サイクル機構部と、
前記熱サイクル機構部を機械的に保持するように、その
発熱側端部に気密にかつ熱的に結合するように取り付け
られ、第１の材料で形成された保持部材と、前記保持部
材に気密にかつ機械的に結合し、前記第１の材料よりも
硬度が大きい第２の材料で形成されたフランジ部とを有
する。
【０００８】冷凍機を機械的に保持するための保持部材
とフランジ部を２つの異なる材料で形成する。これによ
り、保持部材とフランジ部に要求される特性に最も適し
た材料を選択することができる。冷凍機を他の装置に組
み込む場合には、フランジ部を他の装置に機械的に結合
する。フランジ部は、機械的強度が要求されるため、よ
り硬度の高い材料で形成する。これにより、取り付け取
り外し時に受ける損傷を少なくすることができる。
とフランジ部を２つの異なる材料で形成する。これによ
り、保持部材とフランジ部に要求される特性に最も適し
た材料を選択することができる。冷凍機を他の装置に組
み込む場合には、フランジ部を他の装置に機械的に結合
する。フランジ部は、機械的強度が要求されるため、よ
り硬度の高い材料で形成する。これにより、取り付け取
り外し時に受ける損傷を少なくすることができる。
【０００９】また、発熱部周辺の保持部材を、熱伝導率
の高い材料で形成することにより、放熱を良好に行うこ
とができる。熱伝導率及び硬度の２つの条件を充たす適
当な材料がない場合であっても、それぞれの特性が要求
される部分に最適の材料を用いることにより、冷凍効率
の低下を招くことなく、メンテナンス性の良い冷凍機を
得ることができる。
の高い材料で形成することにより、放熱を良好に行うこ
とができる。熱伝導率及び硬度の２つの条件を充たす適
当な材料がない場合であっても、それぞれの特性が要求
される部分に最適の材料を用いることにより、冷凍効率
の低下を招くことなく、メンテナンス性の良い冷凍機を
得ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】図１を参照して、本発明の実施例
による冷凍機の構造を、スターリング冷凍機を例にとっ
て説明する。
による冷凍機の構造を、スターリング冷凍機を例にとっ
て説明する。
【００１１】図１は、スターリング冷凍機を赤外線セン
サの冷却に使用する場合の赤外線検出装置の断面図を示
す。円筒状のシリンダ１内にディスプレーサ２が挿入さ
れている。シリンダ１の図の右端開口部にはシリンダキ
ャップ３が取り付けられ、シリンダ１、ディスプレーサ
２及びシリンダキャップ３で膨張室４が画定されてい
る。
サの冷却に使用する場合の赤外線検出装置の断面図を示
す。円筒状のシリンダ１内にディスプレーサ２が挿入さ
れている。シリンダ１の図の右端開口部にはシリンダキ
ャップ３が取り付けられ、シリンダ１、ディスプレーサ
２及びシリンダキャップ３で膨張室４が画定されてい
る。
【００１２】シリンダ１の左端近傍には、その外周面に
密着するように円筒状の保持部材５ａが取り付けられて
いる。保持部材５ａの図の左端開口部は蓋６で密閉さ
れ、シリンダ１、ディスプレーサ２、保持部材５ａ及び
蓋６により圧縮空間７が画定されている。蓋６とディス
プレーサ２の相対向する面にはバネ座が形成されてお
り、両バネ座にまたがるように同期バネ８が取り付けら
れている。同期バネ８により、ディスプレーサ２がシリ
ンダ１の軸方向に弾性的に保持されている。
密着するように円筒状の保持部材５ａが取り付けられて
いる。保持部材５ａの図の左端開口部は蓋６で密閉さ
れ、シリンダ１、ディスプレーサ２、保持部材５ａ及び
蓋６により圧縮空間７が画定されている。蓋６とディス
プレーサ２の相対向する面にはバネ座が形成されてお
り、両バネ座にまたがるように同期バネ８が取り付けら
れている。同期バネ８により、ディスプレーサ２がシリ
ンダ１の軸方向に弾性的に保持されている。
【００１３】保持部材５ａには、圧縮室７と外部とを連
絡するガス導入管９が設けられている。ガス導入管９
は、図には示さない圧縮機に接続され、圧縮室７内に圧
縮ガスを供給し、または圧縮室７からガスを排気する。
ディスプレーサ７内には、膨張室４と圧縮室７とを連絡
するガス流路１０が形成され、ガス流路１０の一部に蓄
冷材１１が充填されている。
絡するガス導入管９が設けられている。ガス導入管９
は、図には示さない圧縮機に接続され、圧縮室７内に圧
縮ガスを供給し、または圧縮室７からガスを排気する。
ディスプレーサ７内には、膨張室４と圧縮室７とを連絡
するガス流路１０が形成され、ガス流路１０の一部に蓄
冷材１１が充填されている。
【００１４】支持部材５ａの図の右端には、中心にシリ
ンダ１の外径よりもやや大きな径の貫通孔を有するフラ
ンジ部５ｂが取り付けられている。支持部材５ａは銅で
形成され、フランジ部５ｂはステンレス鋼で形成されて
いる。支持部材とフランジ部の接合部は、機械的強度及
び気密性保持のために銀ろう付けされている。
ンダ１の外径よりもやや大きな径の貫通孔を有するフラ
ンジ部５ｂが取り付けられている。支持部材５ａは銅で
形成され、フランジ部５ｂはステンレス鋼で形成されて
いる。支持部材とフランジ部の接合部は、機械的強度及
び気密性保持のために銀ろう付けされている。
【００１５】次に、このように構成されたスターリング
冷凍機の動作について説明する。ガス導入管９から圧縮
ヘリウムガスが圧縮室７内に導入される。これにより、
圧縮室７で発熱が生じるとともに、ディスプレーサ２は
中立点から図の右方に移動する。圧力が最大になると、
ディスプレーサ２は同期バネ８によって中立点に引き戻
される。このとき、圧縮ガスはガス流路１０を通過して
蓄冷材１１と熱交換しながら膨張空間４に移動する。
冷凍機の動作について説明する。ガス導入管９から圧縮
ヘリウムガスが圧縮室７内に導入される。これにより、
圧縮室７で発熱が生じるとともに、ディスプレーサ２は
中立点から図の右方に移動する。圧力が最大になると、
ディスプレーサ２は同期バネ８によって中立点に引き戻
される。このとき、圧縮ガスはガス流路１０を通過して
蓄冷材１１と熱交換しながら膨張空間４に移動する。
【００１６】ガス導入管９からヘリウムガスが排気され
る。このとき、シリンダ１内の圧力が減少する。また、
ディスプレーサ２は図の左方に向かって移動しているの
で膨張空間４の容積が増加する。これに伴って膨張室４
内のヘリウムガスが膨張し吸熱が生じる。シリンダ１０
内の圧力が最低になると、ディスプレーサ２は同期バネ
８により中立点に押し戻される。このとき、冷却された
膨張室４内のガスは、蓄冷材１１を冷却しながら圧縮室
７へ移動する。
る。このとき、シリンダ１内の圧力が減少する。また、
ディスプレーサ２は図の左方に向かって移動しているの
で膨張空間４の容積が増加する。これに伴って膨張室４
内のヘリウムガスが膨張し吸熱が生じる。シリンダ１０
内の圧力が最低になると、ディスプレーサ２は同期バネ
８により中立点に押し戻される。このとき、冷却された
膨張室４内のガスは、蓄冷材１１を冷却しながら圧縮室
７へ移動する。
【００１７】このように、ガス導入管９から圧縮ヘリウ
ムガスの導入、排気を周期的に繰り返し、ディスプレー
サ２がヘリウムガスの圧力変化に対して遅れた位相で往
復運動することにより、膨張室４で吸熱が生じ、圧縮室
７で発熱が生じる。
ムガスの導入、排気を周期的に繰り返し、ディスプレー
サ２がヘリウムガスの圧力変化に対して遅れた位相で往
復運動することにより、膨張室４で吸熱が生じ、圧縮室
７で発熱が生じる。
【００１８】次に、赤外線検出装置の構成について説明
する。図１に示すように、上述のスターリング冷凍機の
シリンダキャップ３に赤外線センサ２０が取り付けられ
ている。赤外線センサ２０及びシリンダ１を密閉するよ
うに円筒状部材２２がフランジ部５ｂに取り付けられ、
気密空間２４が画定されている。円筒状部材２２とフラ
ンジ部５ｂとの間は、Ｏリング２１により気密に保たれ
ている。
する。図１に示すように、上述のスターリング冷凍機の
シリンダキャップ３に赤外線センサ２０が取り付けられ
ている。赤外線センサ２０及びシリンダ１を密閉するよ
うに円筒状部材２２がフランジ部５ｂに取り付けられ、
気密空間２４が画定されている。円筒状部材２２とフラ
ンジ部５ｂとの間は、Ｏリング２１により気密に保たれ
ている。
【００１９】円筒状部材２２の赤外線センサ２０側の端
面には、貫通孔が形成され、ガラス等の透明材料の窓が
気密に取り付けられている。さらに貫通孔内部にはレン
ズ２３が取り付けられている。レンズ２３は、外部から
光軸に沿って入射した赤外線が赤外線センサ２０上に焦
点を結ぶように配置されている。
面には、貫通孔が形成され、ガラス等の透明材料の窓が
気密に取り付けられている。さらに貫通孔内部にはレン
ズ２３が取り付けられている。レンズ２３は、外部から
光軸に沿って入射した赤外線が赤外線センサ２０上に焦
点を結ぶように配置されている。
【００２０】図１に示すように、スターリング冷凍機
は、円筒状部材２２等の他の部品を保持部材５ｂに取り
付けることにより、冷却対象物を円筒状部材２２に対し
て所定の相対位置に保持する。従来は、組み立ての容易
さから保持部材５ａとフランジ部５ｂとを一体成型して
いた。一体成型された保持部材５は、圧縮室７からの発
熱を効率的に外部に逃がすために熱伝導率の高い材料で
形成することが好ましい。このため、通常は銅を用いて
いた。
は、円筒状部材２２等の他の部品を保持部材５ｂに取り
付けることにより、冷却対象物を円筒状部材２２に対し
て所定の相対位置に保持する。従来は、組み立ての容易
さから保持部材５ａとフランジ部５ｂとを一体成型して
いた。一体成型された保持部材５は、圧縮室７からの発
熱を効率的に外部に逃がすために熱伝導率の高い材料で
形成することが好ましい。このため、通常は銅を用いて
いた。
【００２１】本実施例の場合は、保持部材５を２つの異
なる材料で構成している。これは、高い熱伝導率が要求
される部分と大きな機械的強度を必要とする部分とをそ
れぞれ最適の材料で形成しようとするものである。すな
わち、圧縮室７の周辺部分は高い熱伝導率が要求される
ため銅で形成され、円筒状部材２２を取り付ける部分は
大きな機械的強度が必要とされるためステンレス鋼で形
成されている。
なる材料で構成している。これは、高い熱伝導率が要求
される部分と大きな機械的強度を必要とする部分とをそ
れぞれ最適の材料で形成しようとするものである。すな
わち、圧縮室７の周辺部分は高い熱伝導率が要求される
ため銅で形成され、円筒状部材２２を取り付ける部分は
大きな機械的強度が必要とされるためステンレス鋼で形
成されている。
【００２２】このように、保持部材５のうち円筒状部材
２２を取り付けるフランジ部５ｂをステンレス鋼で形成
したため、円筒状部材２２の取り付け、取り外し時に保
持部材に傷がつきにくくなった。
２２を取り付けるフランジ部５ｂをステンレス鋼で形成
したため、円筒状部材２２の取り付け、取り外し時に保
持部材に傷がつきにくくなった。
【００２３】また、ステンレス鋼は銅よりも熱伝導率が
低いため、圧縮室７から発生した熱が保持部材５、円筒
状部材２２を伝導し、レンズ２３に伝わることを抑制で
きる。円筒状部材２２に熱が伝わると、赤外線センサ２
０が取り付けられた冷却部が円筒状部材２２からの輻射
熱によって加熱されるため冷却効率が低下する。本実施
例のように、フランジ部５ｂをステンレス鋼にすること
により、熱伝導を抑制し冷却効率の低下を防止すること
ができる。
低いため、圧縮室７から発生した熱が保持部材５、円筒
状部材２２を伝導し、レンズ２３に伝わることを抑制で
きる。円筒状部材２２に熱が伝わると、赤外線センサ２
０が取り付けられた冷却部が円筒状部材２２からの輻射
熱によって加熱されるため冷却効率が低下する。本実施
例のように、フランジ部５ｂをステンレス鋼にすること
により、熱伝導を抑制し冷却効率の低下を防止すること
ができる。
【００２４】また、ステンレス鋼は銅よりも比重が小さ
いため、装置全体を軽量化することができる。上記実施
例では、高い熱伝導率が要求される部分に銅を、大きな
機械的強度が必要とされるフランジ部にステンレス鋼を
用いた場合について説明したが、その他の材料を用いて
もよい。例えば、チタン等でもよい。
いため、装置全体を軽量化することができる。上記実施
例では、高い熱伝導率が要求される部分に銅を、大きな
機械的強度が必要とされるフランジ部にステンレス鋼を
用いた場合について説明したが、その他の材料を用いて
もよい。例えば、チタン等でもよい。
【００２５】また、上記実施例では、スターリング冷凍
機を例に説明したが、吸熱部と発熱部とを有する熱サイ
クル機構部を含んで構成される冷凍機に適用してもよ
い。例えば、パルス管冷凍機、ギフォードマクマホン冷
凍機等に適用してもよい。
機を例に説明したが、吸熱部と発熱部とを有する熱サイ
クル機構部を含んで構成される冷凍機に適用してもよ
い。例えば、パルス管冷凍機、ギフォードマクマホン冷
凍機等に適用してもよい。
【００２６】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００２７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スターリング冷凍機等の発熱部と吸熱部とを有する機構
部の他の機器への取り付け部を機械的強度の高い材料で
形成することにより、取り付け取り外し時の損傷を防止
することができる。
スターリング冷凍機等の発熱部と吸熱部とを有する機構
部の他の機器への取り付け部を機械的強度の高い材料で
形成することにより、取り付け取り外し時の損傷を防止
することができる。
【図１】本発明の実施例によるスターリング冷凍機を用
いた赤外線検出装置の断面図である。
いた赤外線検出装置の断面図である。
１ シリンダ ２ ディスプレーサ ３ シリンダキャップ ４ 膨張室 ５ 保持部材 ６ 蓋 ７ 圧縮室 ８ 同期バネ ９ ガス導入管 １０ ガス流路 １１ 蓄冷材 ２０ 赤外線センサ ２１ Ｏリング ２２ 円筒状部材 ２３ レンズ ２４ 気密空間
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/14 520 F25B 9/14 510
Claims (4)
- 【請求項１】 一端で吸熱が生じ他端で発熱が生ずる熱
サイクル機構部と、 前記熱サイクル機構部を機械的に保持するように、その
発熱側端部に気密にかつ熱的に結合するように取り付け
られ、第１の材料で形成された保持部材と、 前記保持部材に気密にかつ機械的に結合し、前記第１の
材料よりも硬度が大きい第２の材料で形成されたフラン
ジ部とを有する冷凍機。 - 【請求項２】 前記熱サイクル機構部は、 内部空洞を有するシリンダと、 前記シリンダ内に挿入され、吸熱側端部に膨張室を画定
し、発熱側端部に圧縮室を画定するディスプレーサと、 前記膨張室と前記圧縮室とを連絡するガス流路と、 前記ガス流路内に配置され、ガス流路を流れるガスと熱
交換を行う蓄冷器とを有する請求項１記載の冷凍機。 - 【請求項３】 前記第２の材料はステンレスである請求
項１または２記載の冷凍機。 - 【請求項４】 前記第１の材料は銅である請求項１〜３
のいずれかに記載の冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7275972A JP2792004B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7275972A JP2792004B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09119728A JPH09119728A (ja) | 1997-05-06 |
| JP2792004B2 true JP2792004B2 (ja) | 1998-08-27 |
Family
ID=17562990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7275972A Expired - Fee Related JP2792004B2 (ja) | 1995-10-24 | 1995-10-24 | 冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2792004B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108469129A (zh) * | 2018-03-19 | 2018-08-31 | 中国电子科技集团公司第十六研究所 | 一种斯特林制冷机冷指冷板结构 |
-
1995
- 1995-10-24 JP JP7275972A patent/JP2792004B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09119728A (ja) | 1997-05-06 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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