JPH02146470A - スターリング冷凍機 - Google Patents
スターリング冷凍機Info
- Publication number
- JPH02146470A JPH02146470A JP29933388A JP29933388A JPH02146470A JP H02146470 A JPH02146470 A JP H02146470A JP 29933388 A JP29933388 A JP 29933388A JP 29933388 A JP29933388 A JP 29933388A JP H02146470 A JPH02146470 A JP H02146470A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- crankcase
- motor
- crankshaft
- stirling refrigerator
- housed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2243/00—Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
- F02G—HOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F02G2270/00—Constructional features
- F02G2270/85—Crankshafts
Landscapes
- Permanent Magnet Type Synchronous Machine (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野］
本発明は、極低温の発生に好適に利用されるスターリン
グ冷凍機に関するものである。
グ冷凍機に関するものである。
［従来の技術］
スターリング冷凍機は、一般にＨｅを作動ガスとし、そ
の断熱膨張を利用して極低温を得るものである。概略的
な構成および原理について第５図をもとに説明すると、
同図中太線で示されるクランクケース１０１内にピスト
ン１０２、ディスプレーサ１０３およびこれらに動力を
直交分配するためのクランクシャフト１０９を収容して
いる。
の断熱膨張を利用して極低温を得るものである。概略的
な構成および原理について第５図をもとに説明すると、
同図中太線で示されるクランクケース１０１内にピスト
ン１０２、ディスプレーサ１０３およびこれらに動力を
直交分配するためのクランクシャフト１０９を収容して
いる。
ピストン１０２の作動端とクランクケース１０１との間
には圧縮室１０４が形成され、ディスブレサ１０３の作
動端とクランクケース１０１との間には膨張室１０５が
形成されている。また、圧縮室１０４と膨張室１０５と
を、リジェネレータ１０６を介設したガス移送系路１０
７によって接続している。そして、これら圧縮室１０４
、膨張室１０５およびガス移送系路１０７によって密閉
される空間内にＨｅガスを封入し、それをピストン１０
２で圧縮した後に膨張室１０５に送り込んでディスプレ
ーサ１０３で断熱膨張させ、膨脂後に圧縮室１０４に送
り返して再度圧縮に供する。
には圧縮室１０４が形成され、ディスブレサ１０３の作
動端とクランクケース１０１との間には膨張室１０５が
形成されている。また、圧縮室１０４と膨張室１０５と
を、リジェネレータ１０６を介設したガス移送系路１０
７によって接続している。そして、これら圧縮室１０４
、膨張室１０５およびガス移送系路１０７によって密閉
される空間内にＨｅガスを封入し、それをピストン１０
２で圧縮した後に膨張室１０５に送り込んでディスプレ
ーサ１０３で断熱膨張させ、膨脂後に圧縮室１０４に送
り返して再度圧縮に供する。
このような周知のスターリングサイクルを営ましめるこ
とによって、膨張室１０５を形成するケス端に極低温の
コールドヘッド１０８が生起される。
とによって、膨張室１０５を形成するケス端に極低温の
コールドヘッド１０８が生起される。
なお、クランクシャフト１０９が収容されている機械室
１１０と前述した圧縮室１０４および膨張室１０５とは
、シール１１１．１１２によって区画されており、Ｈｅ
ガスの漏れを防止するようにしている。しかし、これら
のシール１１１．１１２は摺動抵抗を小さくしなければ
ならない上に、オイル分が作動ガス流によって低温部に
侵入し固化することのないようにオイルフリーとしなけ
ればならず、あまり高いシール効果を上げることは難し
い。特に、膨張室１０４ではガス圧が一時的に高くなっ
た際にシール１１１を通じて漏れが生じ易い。このため
、従来ではクランクケース１０１全体を密閉性のものに
し、機械室１１０内にもＨｅガスを充填して圧縮室１０
４や膨張室１０５との差圧の低減を図り、また、漏れた
Ｈｅガスが多少なりとも還流することを期して、漏れに
よる冷凍能力の低下を防ぐようにしている。
１１０と前述した圧縮室１０４および膨張室１０５とは
、シール１１１．１１２によって区画されており、Ｈｅ
ガスの漏れを防止するようにしている。しかし、これら
のシール１１１．１１２は摺動抵抗を小さくしなければ
ならない上に、オイル分が作動ガス流によって低温部に
侵入し固化することのないようにオイルフリーとしなけ
ればならず、あまり高いシール効果を上げることは難し
い。特に、膨張室１０４ではガス圧が一時的に高くなっ
た際にシール１１１を通じて漏れが生じ易い。このため
、従来ではクランクケース１０１全体を密閉性のものに
し、機械室１１０内にもＨｅガスを充填して圧縮室１０
４や膨張室１０５との差圧の低減を図り、また、漏れた
Ｈｅガスが多少なりとも還流することを期して、漏れに
よる冷凍能力の低下を防ぐようにしている。
［発明が解決しようとする課題］
しかし、このような構成を採用しても、従来のクランク
ケース１０１は密閉性が万全でないため、遅速、充填し
たＨｅガスが抜けて効果が半減されてしまう。すなわち
、同図に示すように、一般的なスターリング冷凍機は既
存のモータ１１３が別体に外付けされており、このモー
タ１１３はクランクケース１０１を貫通して内部のクラ
ンクシャフト１０９と接続される。このため、クランク
ケース１０１の貫通部分１０１ａに軸シールとしてダイ
ナミックシールを設けなければならず、このダイナミッ
クシールから漏れが生じることをある程度以上防ぎよう
がない。
ケース１０１は密閉性が万全でないため、遅速、充填し
たＨｅガスが抜けて効果が半減されてしまう。すなわち
、同図に示すように、一般的なスターリング冷凍機は既
存のモータ１１３が別体に外付けされており、このモー
タ１１３はクランクケース１０１を貫通して内部のクラ
ンクシャフト１０９と接続される。このため、クランク
ケース１０１の貫通部分１０１ａに軸シールとしてダイ
ナミックシールを設けなければならず、このダイナミッ
クシールから漏れが生じることをある程度以上防ぎよう
がない。
一方、このような不具合を解決するために、第６図に示
すように、モータ１１３全体を収容してダイナミックシ
ールを不要にしたクランクケース１２１も考えられてい
る。しかし、この場合は、クランクケース１２１の密閉
性は万全となるものの、モータ１１３内において巻線か
ら出る発熱をクランクケース１１３外に除去しなければ
ならない。このため、モータ１１３内に冷却水を導入す
るための冷却水管１１４を設けたり、巻線部と外部との
間を伝熱性の良い材料で接続する（図示省略）等の加工
が必要になり、モータ構造が複雑になる不都合を生じる
。
すように、モータ１１３全体を収容してダイナミックシ
ールを不要にしたクランクケース１２１も考えられてい
る。しかし、この場合は、クランクケース１２１の密閉
性は万全となるものの、モータ１１３内において巻線か
ら出る発熱をクランクケース１１３外に除去しなければ
ならない。このため、モータ１１３内に冷却水を導入す
るための冷却水管１１４を設けたり、巻線部と外部との
間を伝熱性の良い材料で接続する（図示省略）等の加工
が必要になり、モータ構造が複雑になる不都合を生じる
。
本発明は、このような問題点に着目してなされたもので
あって、構造の複雑化を招くことなく、作動ガスの漏れ
を確実に防ぐことのできるスターリング冷凍機を実現す
ることを目的としている。
あって、構造の複雑化を招くことなく、作動ガスの漏れ
を確実に防ぐことのできるスターリング冷凍機を実現す
ることを目的としている。
［課題を解決するための手段］
本発明は、かかる目的を達成するために、次のような構
成を採用したものである。
成を採用したものである。
すなわち、本発明のスターリング冷凍機は、作動ガスを
封入したクランクケース内に少なくともピストン、ディ
スプレーサおよびクランクシャフトを収容し、ピストン
とディスプレーサとをクランクシャフトを介して共通の
モータによって同期駆動するようにしたものにおいて、
前記モータをブラシレス式のものにし、そのロータをク
ランクケース内又はこれと連続する容積部分に収容する
とともに、その巻線をクランクケース外に配設して構成
したことを特徴としている。
封入したクランクケース内に少なくともピストン、ディ
スプレーサおよびクランクシャフトを収容し、ピストン
とディスプレーサとをクランクシャフトを介して共通の
モータによって同期駆動するようにしたものにおいて、
前記モータをブラシレス式のものにし、そのロータをク
ランクケース内又はこれと連続する容積部分に収容する
とともに、その巻線をクランクケース外に配設して構成
したことを特徴としている。
［作用］
このような構成により、クランクケースを密閉した場合
、ロータはクランクケース内に収容されるのでダイナミ
ックシールなしでクランクシャフトと接続することがで
き、巻線はクランクケース外に配設されるので冷却手段
をクランクケース内に持込む必要がなくなる。したがっ
て、このものは、クランクケースの密閉性を損ねずに動
力の導入を行うことができ、しかも、外気等を利用した
簡単な冷却手段を構成するだけで巻線の冷却を好適に行
い得るものとなる。
、ロータはクランクケース内に収容されるのでダイナミ
ックシールなしでクランクシャフトと接続することがで
き、巻線はクランクケース外に配設されるので冷却手段
をクランクケース内に持込む必要がなくなる。したがっ
て、このものは、クランクケースの密閉性を損ねずに動
力の導入を行うことができ、しかも、外気等を利用した
簡単な冷却手段を構成するだけで巻線の冷却を好適に行
い得るものとなる。
［実施例］
以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。
第１図は、本実施例に係るスターリング冷凍機を示して
おり、クランクケース１およびモータ２以外の部位は従
来と同様の構成による。このため、共通する部分には同
一符号を付し、その説明を省略している。しかして、モ
ータ２はブラシレス式のもので、ロータ２１をクランク
ケース１内に収容し、巻線２２をクランクケース１外に
配設して構成している。
おり、クランクケース１およびモータ２以外の部位は従
来と同様の構成による。このため、共通する部分には同
一符号を付し、その説明を省略している。しかして、モ
ータ２はブラシレス式のもので、ロータ２１をクランク
ケース１内に収容し、巻線２２をクランクケース１外に
配設して構成している。
具体的に説明すると、第２図および第３図に示すように
、ロータ２１は第１図に示したクランクシャフト１０９
に直接又は減速機構を介して接続されている。また、こ
のロータ２の外周は、周方向に連接した横断面凸状をな
す多数の磁極２３によって包囲されている。これらの磁
極２３は中空円筒状をなすヨーク２４の内周に一体に取
着しである。また、各磁極２３間には封止部材２５が詰
め込まれており、これらの磁極２３と封止部材２５とに
よって連ねられる内周面全体が、第１図に模式的に示す
ようにステータをなす筒体１１を形成している。そして
、その筒体１１の一端をクランクケース１の本体１２と
接続し、他端にカバー１３を蓋着して、該筒体１１の内
周空間を前記クランクケース本体１２内と連通させであ
る。すなわち、クランクケース本体１２、筒体１１およ
びカバー１３は一体となってクランクケース１を形成し
、内部の密閉性を担保している。そして、該クランクケ
ース１内に、圧縮室１０４や膨張室１０５に封入される
と同様のＨｅガスを充填している。
、ロータ２１は第１図に示したクランクシャフト１０９
に直接又は減速機構を介して接続されている。また、こ
のロータ２の外周は、周方向に連接した横断面凸状をな
す多数の磁極２３によって包囲されている。これらの磁
極２３は中空円筒状をなすヨーク２４の内周に一体に取
着しである。また、各磁極２３間には封止部材２５が詰
め込まれており、これらの磁極２３と封止部材２５とに
よって連ねられる内周面全体が、第１図に模式的に示す
ようにステータをなす筒体１１を形成している。そして
、その筒体１１の一端をクランクケース１の本体１２と
接続し、他端にカバー１３を蓋着して、該筒体１１の内
周空間を前記クランクケース本体１２内と連通させであ
る。すなわち、クランクケース本体１２、筒体１１およ
びカバー１３は一体となってクランクケース１を形成し
、内部の密閉性を担保している。そして、該クランクケ
ース１内に、圧縮室１０４や膨張室１０５に封入される
と同様のＨｅガスを充填している。
また、前記各磁極２３に本来的機能を付与するために、
磁極２３とヨーク２４との間に形成される空間２６を利
用して各磁極２３にそれぞれ巻線２２を巻着し、この巻
線２２に図外から適宜、前記ロータ２１に回転動力を付
与するための通電を行うことができるようになっている
。この際、巻線２２に通電するとジュール熱等により多
量の熱が発生するので、前述したカバー１３の外壁に回
転可能に薄形ファン２７を設け、モータ２の一端側から
前記空間２６内に外気を導入して、第１図に矢印Ｘで示
すような空気流を発生させ、巻線２２から熱を奪って、
モータ２の他端側から外部へ放出することができるよう
にしている。
磁極２３とヨーク２４との間に形成される空間２６を利
用して各磁極２３にそれぞれ巻線２２を巻着し、この巻
線２２に図外から適宜、前記ロータ２１に回転動力を付
与するための通電を行うことができるようになっている
。この際、巻線２２に通電するとジュール熱等により多
量の熱が発生するので、前述したカバー１３の外壁に回
転可能に薄形ファン２７を設け、モータ２の一端側から
前記空間２６内に外気を導入して、第１図に矢印Ｘで示
すような空気流を発生させ、巻線２２から熱を奪って、
モータ２の他端側から外部へ放出することができるよう
にしている。
なお、封止部材２５に金属を用いた場合、磁極２３の周
りを囲むようにうず電流が発生することがあるので、こ
れを防止するために所要箇所に絶縁部材２８を介設しで
ある。
りを囲むようにうず電流が発生することがあるので、こ
れを防止するために所要箇所に絶縁部材２８を介設しで
ある。
しかして、このような構成であると、ロータ２１はクラ
ンクケース１内に収容されてダイナミックシールなしで
クランクシャフト１０９と接続され、巻線２２はクラン
クケース１外に配設されて薄形ファン２７から送風され
る外気によって直接冷却することが可能となる。このた
め、クランクケース１は第１図に太線で示すように完全
に密閉された状態にでき、冷却手段も簡易な薄形ファン
２７を設けるだけで済んでいるものである。
ンクケース１内に収容されてダイナミックシールなしで
クランクシャフト１０９と接続され、巻線２２はクラン
クケース１外に配設されて薄形ファン２７から送風され
る外気によって直接冷却することが可能となる。このた
め、クランクケース１は第１図に太線で示すように完全
に密閉された状態にでき、冷却手段も簡易な薄形ファン
２７を設けるだけで済んでいるものである。
なお、第４図に示すように、磁極２３の内面よりもさら
に内周に殻状の密閉部材２９を設けるようにしてもよい
。このようにすれば、封止部材２５が不要になるととも
に、より高い密閉効果を上げることができる。
に内周に殻状の密閉部材２９を設けるようにしてもよい
。このようにすれば、封止部材２５が不要になるととも
に、より高い密閉効果を上げることができる。
以上、本発明の一実施例について説明したが、各部の断
面形状等は図示実施例のものに限定されるものではなく
、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。
面形状等は図示実施例のものに限定されるものではなく
、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能であ
る。
［発明の効果］
本発明は、以上のような構成により、モータ構造の複雑
化を招くことなく、作動ガスのガス漏れ対策を万全にし
たスターリング冷凍機を提供できるものである。
化を招くことなく、作動ガスのガス漏れ対策を万全にし
たスターリング冷凍機を提供できるものである。
第１図〜第４図は本発明の実施例を示し、第１図は模式
的な構成説明図、第２図は一部を具体的に拡大して示す
部分側断面図、第３図は第２図中■−■線に沿う断面図
、第４図は変形実施例を示す側断面図である。また、第
５図および第６図はそれぞれ別異の従来例を示す第１図
相当の構成説明図である。 １・・・クランクケース ２・−・モータ ２１・・・ロータ ２２・・・巻線 １０２・・・ピストン １０３・・・ディスプレーサ １０９・・・クランクシャフト
的な構成説明図、第２図は一部を具体的に拡大して示す
部分側断面図、第３図は第２図中■−■線に沿う断面図
、第４図は変形実施例を示す側断面図である。また、第
５図および第６図はそれぞれ別異の従来例を示す第１図
相当の構成説明図である。 １・・・クランクケース ２・−・モータ ２１・・・ロータ ２２・・・巻線 １０２・・・ピストン １０３・・・ディスプレーサ １０９・・・クランクシャフト
Claims (1)
- 作動ガスを封入したクランクケース内に少なくともピス
トン、ディスプレーサおよびクランクシャフトを収容し
、ピストンとディスプレーサとをクランクシャフトを介
して共通のモータによって同期駆動するようにしたもの
において、前記モータをブラシレス式のものにし、その
ロータをクランクケース内に収容するとともに、その巻
線をクランクケース外に配設して構成したことを特徴と
するスターリング冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29933388A JPH02146470A (ja) | 1988-11-26 | 1988-11-26 | スターリング冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29933388A JPH02146470A (ja) | 1988-11-26 | 1988-11-26 | スターリング冷凍機 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02146470A true JPH02146470A (ja) | 1990-06-05 |
Family
ID=17871195
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29933388A Pending JPH02146470A (ja) | 1988-11-26 | 1988-11-26 | スターリング冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02146470A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102425893A (zh) * | 2010-12-23 | 2012-04-25 | 哈尔滨翔凯科技发展有限公司 | 零泄漏式制冷机 |
| CN108195098A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-06-22 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 同轴型脉冲管制冷机的分体焊接式热端换热器的制造方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63148057A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-06-20 | アイス・クライオージェニック・エンジニアリング・リミテッド | 分割形スターリング低温冷却器 |
-
1988
- 1988-11-26 JP JP29933388A patent/JPH02146470A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63148057A (ja) * | 1986-11-05 | 1988-06-20 | アイス・クライオージェニック・エンジニアリング・リミテッド | 分割形スターリング低温冷却器 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102425893A (zh) * | 2010-12-23 | 2012-04-25 | 哈尔滨翔凯科技发展有限公司 | 零泄漏式制冷机 |
| CN108195098A (zh) * | 2018-01-10 | 2018-06-22 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 同轴型脉冲管制冷机的分体焊接式热端换热器的制造方法 |
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