JPH0416122Y2 - - Google Patents

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JPH0416122Y2
JPH0416122Y2 JP5023686U JP5023686U JPH0416122Y2 JP H0416122 Y2 JPH0416122 Y2 JP H0416122Y2 JP 5023686 U JP5023686 U JP 5023686U JP 5023686 U JP5023686 U JP 5023686U JP H0416122 Y2 JPH0416122 Y2 JP H0416122Y2
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piston
displacer
crankshaft
compression
drive device
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Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は、ラジアル型ピストン圧縮機を備え
た給油型スターリングサイクル冷凍機に関するも
のである。
[Detailed Description of the Invention] (Industrial Application Field) This invention relates to an oil-fed Stirling cycle refrigerator equipped with a radial piston compressor.

(従来の技術) スターリングサイクル冷凍機において、圧縮ピ
ストンとデイスプレーサとを一定位相差の下に往
復運動させる必要があることは周知である。かか
る運動を生じさせめるための圧縮ピストンとデイ
スプレーサの駆動方式としては、クランク軸駆動
方式、回転斜板駆動方式、ロンビツク駆動方式、
リニヤ駆動方式などが知られているが、これらの
うち、ロンビツク駆動方式とリニヤ駆動方式は単
気筒用の駆動方式であり、多気筒用には不向きで
ある。
(Prior Art) It is well known that in a Stirling cycle refrigerator, it is necessary to cause a compression piston and a displacer to reciprocate under a constant phase difference. Drive systems for the compression piston and displacer to generate such motion include crankshaft drive, rotating swash plate drive, Rhombik drive,
Linear drive systems and the like are known, but among these, the Rhombic drive system and the linear drive system are drive systems for single cylinders, and are not suitable for multi-cylinder systems.

そこで、従来、上記クランク軸駆動方式(特開
昭58−69366号公報参照)や回転斜板駆動方式
(特開昭54−149958号公報参照)を多気筒用とし
て用いる技術が知られている。
Conventionally, techniques using the above-mentioned crankshaft drive system (see Japanese Patent Application Laid-open No. 58-69366) or rotating swash plate drive system (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-149958) are known.

上記クランク軸駆動方式は、複数のシリンダを
同軸状に直列配置し、一方のシリンダに挿入され
た圧縮ピストンと他方のシリンダに挿入されたデ
イスプレーサとを軸方向に連結して構成されるも
のであり、上記回転斜板駆動方式は、複数のシリ
ンダを同心状に配置し、一方のシリンダに挿入さ
れた圧縮ピストンと他方のシリンダに挿入された
デイスプレーサとを相互に平行に配置して構成さ
れるものである。これら両方式は比較的容易に多
気筒化を図ることができる。
The above crankshaft drive system is constructed by arranging multiple cylinders coaxially in series and connecting the compression piston inserted in one cylinder and the displacer inserted in the other cylinder in the axial direction. The above rotating swash plate drive system has a plurality of cylinders arranged concentrically, and a compression piston inserted into one cylinder and a displacer inserted into the other cylinder are arranged parallel to each other. It is composed of Both of these types can be made to have multiple cylinders relatively easily.

(考案が解決しようとする問題点) ところが、上記先行技術では、構造が複雑であ
り、大出力を得るためには全体重量の増大や大型
化を招くという問題がある。特に、回転斜板駆動
方式は、一般に小型冷凍機に適した構造であり、
ピストン径に応じて斜板の径を大きくする必要が
あり、また、これに応じて斜板および軸受部の強
度を高める必要があるため、高出力化を図ると必
然的に装置が大型化する。
(Problems to be Solved by the Invention) However, the above-mentioned prior art has a complicated structure and has the problem of increasing the overall weight and size in order to obtain a large output. In particular, the rotating swash plate drive system is generally suitable for small refrigerators.
It is necessary to increase the diameter of the swash plate according to the piston diameter, and the strength of the swash plate and bearing part must be increased accordingly, so increasing the output inevitably increases the size of the device. .

この考案は上記従来の問題点を解消するために
なされたもので、構造が簡単で、コンパクトかつ
軽量で、しかも高信頼性を有する多気筒の給油型
スターリングサイクル冷凍機を提供することを目
的とする。
This invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and the purpose is to provide a multi-cylinder oil-fed Stirling cycle refrigerator that is simple in structure, compact, lightweight, and highly reliable. do.

(問題点を解決するための手段) 上記目的を達成するために、この考案は、複数
の圧縮ピストンと、各圧縮ピストンと同軸方向に
連結された案内ピストンとを、放射状に配置し、
各案内ピストンにローラを回転自在に設け、駆動
機で回転駆動されるクランク軸の偏心した胴部の
外周面に、上記ローラを接触させることにより、
ラジアル型のピストン駆動装置を構成している。
また、上記クランク軸と同心状に複数のデイスプ
レーサを配置し、クランク軸の一端部に固定され
たカム部材の外周に、クランク軸の軸方向に変位
するカム溝を設け、このカム溝に駆動体を挿入
し、上記デイスプレーサをクランク軸の軸方向へ
往復動させるロツドを上記駆動体に連結すること
により、デイスプレーサ駆動装置を構成してい
る。上記カム溝の形状は、各圧縮ピストンに対し
て対応するデイスプレーサの位相がほぼ90度進む
ことができるように設定されている。また、上記
胴部と上記ローラとの接触面に潤滑油を供給する
ための、潤滑油供給装置が設けられている。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, this invention radially arranges a plurality of compression pistons and a guide piston coaxially connected to each compression piston,
By rotatably providing a roller on each guide piston and bringing the roller into contact with the outer circumferential surface of the eccentric body of the crankshaft that is rotationally driven by a drive machine,
It constitutes a radial piston drive device.
In addition, a plurality of displacers are arranged concentrically with the crankshaft, and a cam groove that is displaceable in the axial direction of the crankshaft is provided on the outer periphery of a cam member fixed to one end of the crankshaft. A displacer drive device is constructed by inserting a drive body and connecting a rod for reciprocating the displacer in the axial direction of the crankshaft to the drive body. The shape of the cam groove is set so that the phase of the displacer corresponding to each compression piston can be advanced by approximately 90 degrees. Further, a lubricating oil supply device is provided for supplying lubricating oil to the contact surface between the body and the roller.

(作用) この考案によれば、ラジアル型ピストン駆動装
置と、このピストン駆動装置のクランク軸と同心
状に配置された複数のデイスプレーサを有するデ
イスプレーサ駆動装置とを組み合わせて、スター
リングサイクル冷凍機を構成したので、冷凍能力
を向上させるために圧縮ピストンおよびデイスプ
レーサの数を増しても、冷凍機全体の大型化が避
けられる。
(Function) According to this invention, a radial piston drive device and a displacer drive device having a plurality of displacers arranged concentrically with the crankshaft of this piston drive device are combined to produce Stirling cycle refrigeration. With this structure, even if the number of compression pistons and displacers is increased to improve the refrigerating capacity, the overall size of the refrigerating machine can be avoided.

また、ラジアル型ピストン駆動機構を採用した
ので、ガス圧縮荷重の大部分が相互の圧縮室で相
殺されることとなり、圧縮力のバランスを比較的
容易に保つことができる。したがつて、クランク
軸を支える軸受部への荷重を減少できるので、ケ
ーシングおよび軸受部を全体的にコンパクト化す
ることができる。
Furthermore, since a radial piston drive mechanism is adopted, most of the gas compression load is canceled out in each compression chamber, making it possible to maintain the balance of compression forces relatively easily. Therefore, the load on the bearing section that supports the crankshaft can be reduced, so that the casing and the bearing section can be made more compact as a whole.

また、圧縮ピストンを放射状に配置したのでピ
ストン径を大としても装置全体が大型化すること
がない。したがつて容易に出力の増大が図られ
る。
In addition, since the compression pistons are arranged radially, even if the diameter of the pistons is increased, the overall size of the device does not increase. Therefore, the output can be easily increased.

また、圧縮ピストンと胴部との間に案内ピスト
ンを介在し、案内ピストンのローラ胴部の外周面
に接触させ、その接触面に潤滑油を供給するよう
にしたので、上記接触面における摩擦熱の発生を
防ぐことができる。また、ローラにより摩擦力を
小さくしたので、胴部の駆動トルクも小さくで
き、駆動機の大型化を防止することができる。さ
らに、圧縮ピストンの背面室内は、案内ピストン
に設けられた油かきリングによつて常にクリーン
に保たれているので、シリンダ内の冷媒ガスが油
により汚染されるのを防ぐことができる。これに
よつて、油による冷媒ガスの汚れが防がれ、熱交
換器の内部や蓄冷材の汚れ、伝熱性能の低下、お
よび圧力損失の増大を招くことがなくなり、冷凍
性能の向上が図られる。
In addition, since a guide piston is interposed between the compression piston and the body, the guide piston is brought into contact with the outer peripheral surface of the roller body, and lubricating oil is supplied to the contact surface. can be prevented from occurring. Furthermore, since the frictional force is reduced by the rollers, the driving torque of the body can also be reduced, and it is possible to prevent the driving machine from increasing in size. Furthermore, since the inside of the back chamber of the compression piston is always kept clean by the oil scrubber ring provided on the guide piston, it is possible to prevent the refrigerant gas in the cylinder from being contaminated by oil. This prevents oil from contaminating the refrigerant gas, preventing contamination of the inside of the heat exchanger and regenerator material, reducing heat transfer performance, and increasing pressure loss, resulting in improved refrigeration performance. It will be done.

(実施例) 以下、この考案の実施例を図面にしたがつて説
明する。
(Example) Hereinafter, an example of this invention will be described with reference to the drawings.

第1図は、給油型スターリングサイクル冷凍機
の縦断面図である。図において、給油型スターリ
ングサイクル冷凍機1は、ラジアル型のピストン
駆動装置2と、デイスプレーサ駆動装置3とが連
結されて構成されている。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a refueled Stirling cycle refrigerator. In the figure, a refueled Stirling cycle refrigerator 1 includes a radial piston drive device 2 and a displacer drive device 3 connected to each other.

ピストン駆動装置2は、減速機5および駆動機
6を備えており、減速機5は、たとえば遊星歯車
機構あるいは、かさ歯車機構である。減速機5の
駆動軸(図示せず)の一端部は、駆動機6と減速
機5の連結方向(第1図の左右方向)に対して垂
直方向に延びたクランク軸4に連結されており、
回転軸の上記クランク軸4とは反対側の他端部
は、圧力調整弁付きの潤滑油ポンプ70に連結さ
れている。潤滑油ポンプ70は減速機5により駆
動され、後述する油供給部71(第2図)に潤滑
油を圧送供給する役割を果たす。クランク軸4
は、気密なクランクケース7内を上下に貫通して
おり、ころ軸受8a,8bによりクランクケース
7内に回転自在に支持されている。クランク軸4
の胴部9は、クランク軸4よりも大径でかつクラ
ンク軸4に対して偏心している。胴部9の径およ
び偏心幅は、圧送ピストン17のストロークに応
じて選ばれている。
The piston drive device 2 includes a speed reducer 5 and a drive device 6, and the speed reducer 5 is, for example, a planetary gear mechanism or a bevel gear mechanism. One end of the drive shaft (not shown) of the reducer 5 is connected to a crankshaft 4 that extends in a direction perpendicular to the direction in which the drive device 6 and the reducer 5 are connected (left-right direction in FIG. 1). ,
The other end of the rotating shaft opposite to the crankshaft 4 is connected to a lubricating oil pump 70 with a pressure regulating valve. The lubricating oil pump 70 is driven by the speed reducer 5 and plays the role of pumping and supplying lubricating oil to an oil supply section 71 (FIG. 2), which will be described later. crankshaft 4
penetrates the inside of the airtight crankcase 7 vertically, and is rotatably supported within the crankcase 7 by roller bearings 8a and 8b. crankshaft 4
The body 9 has a larger diameter than the crankshaft 4 and is eccentric with respect to the crankshaft 4. The diameter and eccentric width of the body portion 9 are selected depending on the stroke of the pumping piston 17.

クランクケース7には、第2図に示されるよう
に、4つの案内ピストン用シリンダ11と、各シ
リンダ11に同軸方向に連らなる4つの圧縮ピス
トン用シリンダ18とが、クランク軸4の径方向
に放射状に突設されている。案内ピストン用シリ
ンダ11と圧縮ピストン用シリンダ18とは、ク
ランク軸4の径方向にそれぞれ延びており、シリ
ンダ18の圧縮室20内には、冷媒としての作動
ガス、たとえばHeガスが充填されている。シリ
ンダ18内の各圧縮ピストン17は、ピストン棒
13を介してシリンダ11内の各案内ピストン1
2にそれぞれ連結されている。ピストン棒13
は、フランジ部13a,13bにより圧縮ピスト
ン17および案内ピストン12からそれぞれ抜け
止めされている。また、13c,13dは作動ガ
スの圧縮荷重を受け持つ押し板である。
As shown in FIG. 2, the crankcase 7 includes four guide piston cylinders 11 and four compression piston cylinders 18 coaxially connected to each cylinder 11 in the radial direction of the crankshaft 4. It is installed in a radial manner. The guide piston cylinder 11 and the compression piston cylinder 18 each extend in the radial direction of the crankshaft 4, and the compression chamber 20 of the cylinder 18 is filled with a working gas as a refrigerant, such as He gas. . Each compression piston 17 in the cylinder 18 is connected to each guide piston 1 in the cylinder 11 via the piston rod 13.
2 are connected to each other. Piston rod 13
are prevented from coming off from the compression piston 17 and the guide piston 12 by the flange portions 13a and 13b, respectively. Further, 13c and 13d are push plates that take on the compressive load of the working gas.

案内ピストン12の下端部には、胴部9の回転
軸線と平向な軸線を有するピン14が固定されて
おり、このピン14には、ラジアル軸受15を介
してピン14と同心状である筒状ローラ16が回
転自在に嵌め込まれている。ローラ16は、圧縮
室20のガス圧により、運転中、常に圧縮ピスト
ン17の慣性力、ピストンリング22およびライ
ダリング23の摩擦力に打ち勝つて、常時、胴部
9の外周面に押し付けられている。なお、ラジア
ル軸受15としては、たとえば低蒸気圧のグリー
ス密封型のころ軸受あるいは無潤滑材料から成る
球面軸受が用いられる。
A pin 14 having an axis parallel to the rotational axis of the body 9 is fixed to the lower end of the guide piston 12, and a cylinder concentric with the pin 14 is attached to the pin 14 via a radial bearing 15. A shaped roller 16 is rotatably fitted therein. During operation, the roller 16 is constantly pressed against the outer peripheral surface of the body 9 by the gas pressure in the compression chamber 20, overcoming the inertial force of the compression piston 17 and the frictional force of the piston ring 22 and rider ring 23. . As the radial bearing 15, for example, a low vapor pressure grease-sealed roller bearing or a spherical bearing made of a non-lubricated material is used.

案内ピストン12の外周面には、第1図に示さ
れるように、その軸方向に沿つて延びる案内溝8
0が形成されており、この案内溝80には、案内
ピストン用シリンダ11に固定されたキー81が
摺動自在に嵌入されている。キー81により案内
ピストン12の軸線まわりの回転が阻止され、こ
れによつて、ローラ16の軸心は、胴部9の回転
軸線に対して常に平行に保たれている。なお、8
5は、案内軸受であり、79は油かきリングであ
る。
As shown in FIG. 1, the guide piston 12 has a guide groove 8 extending along its axial direction on its outer circumferential surface.
0 is formed, and a key 81 fixed to the guide piston cylinder 11 is slidably fitted into this guide groove 80. The key 81 prevents the guide piston 12 from rotating around its axis, so that the axis of the roller 16 is always kept parallel to the axis of rotation of the body 9. In addition, 8
5 is a guide bearing, and 79 is an oil paddle ring.

クランクケース7における各案内ピストン用シ
リンダ11の相互間は、第2図に示されるよう
に、外壁7aと内壁7bとの二重構造となつてお
り、両壁7a,7bを連結して油供給部71がそ
れぞれ設けられている。油供給部71の各外端部
71aは、パイプ(図示せず)を介して上記潤滑
油ポンプ70(第1図)に連通しており、内端部
71b側の各ノズル孔74は、クランク室75内
に臨み、胴部9に向つてそれぞれ配置されてい
る。
As shown in FIG. 2, the space between each guide piston cylinder 11 in the crankcase 7 has a double structure of an outer wall 7a and an inner wall 7b, and both walls 7a and 7b are connected to supply oil. A portion 71 is provided respectively. Each outer end 71a of the oil supply section 71 communicates with the lubricating oil pump 70 (Fig. 1) via a pipe (not shown), and each nozzle hole 74 on the inner end 71b side communicates with the lubricant pump 70 (Fig. 1) through a pipe (not shown). They are arranged facing into the chamber 75 and facing the body 9, respectively.

また、クランクケース7には、第1図に示され
るように、クランク室75内に供給された潤滑油
を潤滑油ポンプ70側に導くための排油孔76が
設けられている。なお、25a,25bは各シリ
ンダ11,18の冷却水通路である。
Further, as shown in FIG. 1, the crankcase 7 is provided with an oil drain hole 76 for guiding the lubricating oil supplied into the crank chamber 75 to the lubricating oil pump 70 side. Note that 25a and 25b are cooling water passages for each cylinder 11 and 18.

つぎに、デイスプレーサ駆動装置3の構成につ
いて説明する。第1図のクランク軸4の上端部に
は、クランク軸4と同軸のカム部材30が設けら
れている。クランク軸4とカム部材30との間に
は、回転運動を伝達するためのキー31が嵌入さ
れている。カム部材30の外周面には、周方向に
延びる矩形断面形状のカム溝32が形成されてい
る。カム溝32は、周方向に正弦波形状となるよ
うに曲成されており、このカム溝32には、周方
向に等間隔をあけて4個のローラ状の駆動体33
が挿入されている。各駆動体33は、グリース密
封型のころ軸受(図示せず)によりクランク軸4
と垂直な軸線まわりに回転自在の状態で、クラン
ク軸4と同心状に配置された4つのロツド34に
ボルトおよびナツト95によつて個別に締結され
ている。各ロツド34は、クランク軸4と同軸方
向に延びており、低蒸気圧のグリース密封型の軸
受36a.36bにより気密なケーシング28内に
往復自在に支持されている。
Next, the configuration of the displacer drive device 3 will be explained. A cam member 30 coaxial with the crankshaft 4 is provided at the upper end of the crankshaft 4 in FIG. A key 31 is fitted between the crankshaft 4 and the cam member 30 for transmitting rotational motion. A cam groove 32 having a rectangular cross section and extending in the circumferential direction is formed on the outer peripheral surface of the cam member 30. The cam groove 32 is curved in a sinusoidal shape in the circumferential direction, and four roller-shaped drive bodies 33 are installed in the cam groove 32 at equal intervals in the circumferential direction.
is inserted. Each drive body 33 is connected to the crankshaft 4 by a grease-sealed roller bearing (not shown).
The four rods 34 are individually fastened by bolts and nuts 95 to four rods 34 arranged concentrically with the crankshaft 4 so as to be rotatable about an axis perpendicular to the crankshaft 4 . Each rod 34 extends coaxially with the crankshaft 4 and is reciprocably supported within the airtight casing 28 by low vapor pressure, grease-sealed bearings 36a, 36b.

上記各ロツド34は、ロツド34と同軸方向に
延びる4個のデイスプレーサ用シリンダ40内の
各デイスプレーサ41に個別に連結されている。
デイスプレーサ41は、ロツド34の先端部に連
結された比較的大径の第1のデイスプレーサ41
aと、第1デイスプレーサに連結された比較的小
径の第2デイスプレーサ41bとから成る。第1
デイスプレーサ41aとロツド34との連結部に
は、気密な背面室42が設けられており、この背
面室42は、通路43および熱交換器44を介し
て圧縮ピストン用シリンダ18内の圧縮室20に
連通している。熱交換器44は、複数の水冷パイ
プが組込まれて構成される。
Each rod 34 is individually connected to each displacer 41 in four displacer cylinders 40 extending coaxially with the rod 34.
The displacer 41 has a relatively large diameter first displacer 41 connected to the tip of the rod 34.
a, and a relatively small-diameter second displacer 41b connected to the first displacer. 1st
An airtight back chamber 42 is provided at the connection between the displacer 41a and the rod 34, and this back chamber 42 is connected to the compression chamber in the compression piston cylinder 18 via a passage 43 and a heat exchanger 44. It is connected to 20. The heat exchanger 44 is configured by incorporating a plurality of water cooling pipes.

第1デイスプレーサ41a内には、金網(蓄冷
材)が積層されて成る第1蓄冷器38aが組込ま
れており、また、第2デイスプレーサ41b内に
は、鉛粒(蓄冷材)が充填されて成る第2蓄冷器
38bが組込まれている。第1デイスプレーサ4
1aと第2デイスプレーサ41bとの連結部には
気密な第1膨張室46aが設けられており、この
第1膨張室46aの近傍には、デイスプレーサ用
シリンダ40の各第1膨張室46aのすべてに連
通する環状の第1コールドヘツド47aが設けら
れている。また、第2デイスプレーサ41bの先
端部には、気密な第2膨張室46bが設けられて
おり、この第2膨張室46bの近傍には、デイス
プレーサ用シリンダ40の各第2膨張室46bの
すべてに連通する環状の第2コールドヘツド47
bが設けられている。第1および第2膨張室46
a,46bは、第1および第2蓄冷器38a,3
8bを介して上記ロツド34側の背面室42に連
通している。
Inside the first displacer 41a, a first regenerator 38a made up of layered wire mesh (cold storage material) is incorporated, and inside the second displacer 41b, lead particles (cold storage material) are incorporated. A second regenerator 38b filled with water is incorporated. 1st displacer 4
1a and the second displacer 41b is provided with an airtight first expansion chamber 46a, and in the vicinity of this first expansion chamber 46a, each first expansion chamber of the displacer cylinder 40 is provided. A first annular cold head 47a is provided which communicates with all of the cold heads 46a. Further, an airtight second expansion chamber 46b is provided at the tip of the second displacer 41b, and each second expansion chamber of the displacer cylinder 40 is provided in the vicinity of the second expansion chamber 46b. An annular second cold head 47 that communicates with all of 46b.
b is provided. First and second expansion chambers 46
a, 46b are the first and second regenerators 38a, 3
It communicates with the rear chamber 42 on the rod 34 side via 8b.

つぎに、上記ラジアル型ピストン駆動装置2お
よびデイスプレーサ駆動装置3の動作について説
明する。
Next, the operations of the radial piston drive device 2 and the displacer drive device 3 will be explained.

まず、駆動機6を作動すると、クランク軸4は
減速機5により一定回転数に減速されて回転駆動
する。クランク軸4の偏心した胴部9の回転運動
は、ローラ16および案内ピストン12を介して
ピストン棒13の往復運動に変換される。胴部9
の偏心により4個の圧縮ピストン17は、約90度
の位相差でシリンダ18内をそれぞれ往復動す
る。
First, when the drive device 6 is activated, the crankshaft 4 is reduced to a constant rotational speed by the reduction gear 5 and driven to rotate. The rotational movement of the eccentric body 9 of the crankshaft 4 is converted into a reciprocating movement of the piston rod 13 via the rollers 16 and the guide piston 12. Torso 9
Due to eccentricity, the four compression pistons 17 reciprocate within the cylinder 18 with a phase difference of about 90 degrees.

また、クランク軸4の回転トルクは、カム部材
30に伝達され、カム部材30のカム溝32に挿
入された駆動体33を介してロツド34の往復運
動に変換される。カム溝32の正弦波形状によつ
て4個のデイスプレーサ41は、対応する圧縮ピ
ストン17の位相よりも90度進んでシリンダ40
内をそれぞれ往復動する。
Further, the rotational torque of the crankshaft 4 is transmitted to the cam member 30 and converted into a reciprocating motion of the rod 34 via the drive body 33 inserted into the cam groove 32 of the cam member 30. Due to the sinusoidal shape of the cam groove 32, the four displacers 41 move toward the cylinder 40 90 degrees ahead of the phase of the corresponding compression piston 17.
Each moves back and forth inside.

一方、駆動機6の作動により減速機5い直結さ
れた潤滑油ポンプ70が駆動し、これによつて、
潤滑油は所定圧力でクランクケース7の各油供給
部71(第2図)にそれぞれ供給され、各ノズル
孔74から胴部9に向けて噴出する。これによつ
て胴部9の外周面に油膜が形成され、胴部9とロ
ーラ16との接触面に潤滑油が常に供給される。
クランク室75内の潤滑油は、排油孔76を介し
て潤滑油ポンプ70側に導かれて、再び潤滑油ポ
ンプ70により油供給部71に循環供給される。
On the other hand, the lubricating oil pump 70 directly connected to the reducer 5 is driven by the operation of the driving machine 6, and thereby,
The lubricating oil is supplied at a predetermined pressure to each oil supply section 71 (FIG. 2) of the crankcase 7, and is ejected from each nozzle hole 74 toward the body section 9. As a result, an oil film is formed on the outer peripheral surface of the body 9, and lubricating oil is constantly supplied to the contact surface between the body 9 and the roller 16.
The lubricating oil in the crank chamber 75 is led to the lubricating oil pump 70 side through the oil drain hole 76 and is circulated and supplied to the oil supply section 71 by the lubricating oil pump 70 again.

つぎに、スターリングサイクル冷凍機1の1サ
イクル4工程、つまり等温圧縮工程、等容工程、
等温膨張工程、等容工程について説明する。
Next, four steps per cycle of the Stirling cycle refrigerator 1, that is, an isothermal compression step, an isovolume step,
The isothermal expansion process and the isovolume process will be explained.

まず、等温圧縮工程において、デイスプレーサ
41がデイスプレーサ用シリンダ40の上端に位
置し、圧縮ピストン17が圧縮ピストン用シリン
ダ18の下端に位置した状態から、圧縮ピストン
17が上昇すると、圧縮室20内の作動ガスが圧
縮されて熱交換器44および通路43を通つて背
面室42内に流入する。このとき、生じたガス圧
縮熱の一部は、水冷構造のシリンダ18に吸収さ
れ、残余の圧縮熱は、熱交換器44に吸収される
ので、理想的には、等温圧縮工程となる。
First, in the isothermal compression process, when the compression piston 17 rises from a state where the displacer 41 is located at the upper end of the displacer cylinder 40 and the compression piston 17 is located at the lower end of the compression piston cylinder 18, the compression chamber The working gas in 20 is compressed and flows into back chamber 42 through heat exchanger 44 and passage 43 . At this time, a part of the generated gas compression heat is absorbed by the water-cooled cylinder 18, and the remaining compression heat is absorbed by the heat exchanger 44, so ideally, the compression process is an isothermal compression process.

つぎに、等容工程において、デイスプレーサ4
1が下降すると、背面室42内の作動ガスは、第
1蓄冷器38a内を通過して第1膨張室46aに
流入し、さらに、一部の作動ガスは第2蓄冷器3
8b内を通過して第2膨張室46bに流入する。
このとき、作動ガスは、第1および第2蓄冷器3
8a,38bを通過する際に各蓄冷材に熱を奪わ
れて冷却されるとともに圧力も低下し、第1およ
び第2膨張室46a,46bにおいて所定圧力の
低温ガスとなる。これは容積一定の等容変化であ
る。
Next, in the equal volume process, the displacer 4
1 descends, the working gas in the back chamber 42 passes through the first regenerator 38a and flows into the first expansion chamber 46a, and some of the working gas flows into the second regenerator 38a.
8b and flows into the second expansion chamber 46b.
At this time, the working gas is supplied to the first and second regenerators 3
When passing through the regenerators 8a and 38b, the regenerator absorbs heat and is cooled, and the pressure also decreases, becoming a low-temperature gas at a predetermined pressure in the first and second expansion chambers 46a and 46b. This is an isovolumic change with a constant volume.

つぎに、等温膨張工程において、圧縮ピストン
17が下降すると、第1および第2膨張室46
a,46b内の低温ガスが膨張により寒冷化す
る。このとき、第1および第2コールドヘツド4
7a,47bから熱を奪い、低温ガスは結果的に
は温度一定の等温膨張を行なう。低温ガスが奪つ
た熱量が冷凍機1の冷凍出力である。
Next, in the isothermal expansion step, when the compression piston 17 descends, the first and second expansion chambers 46
The low temperature gas inside a and 46b cools down due to expansion. At this time, the first and second cold heads 4
Heat is removed from 7a and 47b, and the low-temperature gas eventually undergoes isothermal expansion at a constant temperature. The amount of heat taken by the low temperature gas is the refrigeration output of the refrigerator 1.

つぎに、等容工程において、デイスプレーサ4
1が上昇すると、第1および第2膨張室46a,
46b内の低温ガスは、第1および第2蓄冷器3
8a,38b内を通過してロツド34側の背面室
42内に流入し、さらに、熱交換器44を通つて
圧縮室20内に流入する。このとき、低温ガス
は、第1および第2蓄冷器38a,38b内の各
蓄冷材を冷却しつつ自らは高温となり、圧力も高
まる。これは容積一定の等容変化である。
Next, in the equal volume process, the displacer 4
1 rises, the first and second expansion chambers 46a,
The low temperature gas in 46b is transferred to the first and second regenerators 3
8a, 38b, flows into the rear chamber 42 on the rod 34 side, and further flows into the compression chamber 20 through the heat exchanger 44. At this time, the low-temperature gas cools each of the regenerator materials in the first and second regenerators 38a and 38b, becomes high in temperature, and increases in pressure. This is an isovolumic change with a constant volume.

上記一連の動作の繰り返しにより、第1および
第2コールドヘツド47a,47bにおいて連続
的な冷凍出力を得ることができる。
By repeating the above series of operations, continuous refrigeration output can be obtained in the first and second cold heads 47a and 47b.

上記構成において、ラジアル型ピストン駆動装
置2と、このピストン駆動装置2のクランク軸4
と同心状に配置された複数のデイスプレーサ41
を有するデイスプレーサ駆動装置3とを組み合わ
せて、スターリングサイクル冷凍機1を構成した
ので、冷凍能力を向上させるために圧縮ピストン
17およびデイスプレーサ41の数を増やして
も、冷凍機全体の大型化が避けられる。
In the above configuration, a radial piston drive device 2 and a crankshaft 4 of this piston drive device 2 are provided.
A plurality of displacers 41 arranged concentrically with
Since the Stirling cycle refrigerator 1 is constructed by combining the displacer drive device 3 with a displacer drive device 3 having a can be avoided.

また、偏心クランク機構により駆動される圧縮
ピストン17を放射状に配置したので、圧縮ピス
トン用シリンダ18内のガス圧荷重の大部分が相
殺されて、クランク軸4を支える軸受部への圧縮
荷重を減少することができる。したがつて、軸受
部やクランクケース7のコンパクト化を図ること
ができる。
In addition, since the compression pistons 17 driven by the eccentric crank mechanism are arranged radially, most of the gas pressure load in the compression piston cylinder 18 is offset, reducing the compression load on the bearing section that supports the crankshaft 4. can do. Therefore, the bearing portion and the crankcase 7 can be made more compact.

また、ガス圧荷重が相殺されることから圧縮ピ
ストン17の径を大にすることができ、これによ
つて、出力の増大を図ることができる。しかも、
圧縮ピストン用シリンダ18が放射状に設けられ
るので、シリンダ径を大きくしても冷凍機全体の
軸方向(第1図の上下方向)の寸法は増大しな
い。また、ラジアル型のピストン圧縮機は、クラ
ンク軸4の軸方向に対して偏平な構造を有するの
で、軸方向の寸法を縮める上で有利である。
Furthermore, since the gas pressure load is canceled out, the diameter of the compression piston 17 can be increased, thereby increasing the output. Moreover,
Since the compression piston cylinders 18 are provided radially, even if the cylinder diameter is increased, the axial dimension (vertical direction in FIG. 1) of the entire refrigerator does not increase. Furthermore, since the radial piston compressor has a structure that is flat with respect to the axial direction of the crankshaft 4, it is advantageous in reducing the axial dimension.

また圧縮ピストン17と案内ピストン12とを
同軸方向に連結し、案内ピストン12のローラ1
6を胴部9に接触させたので、胴部9から案内ピ
ストン12に加わる側圧、つまり案内ピストン1
2の摺動方向に対して垂直方向に加わる力が弱め
られ、これによつて、胴部9の偏心回転運動を円
滑に圧縮ピストン17の往復運動に変換すること
ができる。さらに、ローラ16と胴部9との接触
面に潤滑油を供給したので、摩擦係数が小とな
り、摩擦仕事を小さくすることができ、摩擦によ
る部品の消耗を防いで信頼性の向上を図ることが
できるとともに、部品の寿命を長く保つことがで
きる。また、摩擦力を小さくすることにより、ク
ランンク軸4の駆動トルクも小さくてすみ、駆動
機6の小型化が達成される。
In addition, the compression piston 17 and the guide piston 12 are connected coaxially, and the roller 1 of the guide piston 12 is
6 is in contact with the body 9, the side pressure applied from the body 9 to the guide piston 12, that is, the guide piston 1
The force applied in the direction perpendicular to the sliding direction of the cylinder 2 is weakened, and thereby the eccentric rotational movement of the body 9 can be smoothly converted into a reciprocating movement of the compression piston 17. Furthermore, since lubricating oil is supplied to the contact surface between the roller 16 and the body 9, the coefficient of friction is reduced, the frictional work can be reduced, and the wear and tear of parts due to friction is prevented to improve reliability. At the same time, the service life of parts can be maintained for a long time. Moreover, by reducing the frictional force, the driving torque of the crankshaft 4 can also be reduced, and the drive machine 6 can be made smaller.

また、この実施例では、潤滑油をクランク室7
5内でノズル噴射させたので、クランク室75全
体が油性雰囲気となり、クランクケース7の冷却
効果が得られる。また、案内ピストン12のロー
ラ16や軸受15で発生した摩擦熱は、順次供給
される潤滑油に放散されるので、案内ピストン1
2の軸受部の冷却効果を高めることができる。さ
らに、クランク室75と圧縮室20間の背面室2
1内は、案内ピストン12の油かきリング79に
よつて常にクリーンに保たれているため、背面室
21内の冷媒ガスが油に汚染されず、これによつ
て、油による冷媒ガスの汚れが防がれ、熱交換器
44の内部や蓄冷材の汚れ、伝熱性能の低下、お
よび圧力損失の増大を招くことがなくなり、冷凍
性能の向上が図られる。
Furthermore, in this embodiment, lubricating oil is supplied to the crank chamber 7.
Since the nozzle is injected within the crankcase 5, the entire crank chamber 75 becomes an oily atmosphere, and the effect of cooling the crankcase 7 is obtained. Furthermore, the frictional heat generated in the rollers 16 and bearings 15 of the guide piston 12 is dissipated into the lubricating oil that is sequentially supplied.
The cooling effect of the second bearing portion can be enhanced. Furthermore, the rear chamber 2 between the crank chamber 75 and the compression chamber 20
1 is always kept clean by the oil scrubbing ring 79 of the guide piston 12, so the refrigerant gas in the rear chamber 21 is not contaminated with oil, thereby preventing the refrigerant gas from being contaminated by oil. This prevents contamination of the inside of the heat exchanger 44 and the regenerator material, a decrease in heat transfer performance, and an increase in pressure loss, thereby improving refrigeration performance.

また、デイスプレーサ41の駆動方法として、
カム部材30を用いたので、カム部材30のカム
溝32の形状を駆動体33とロツド34の往復運
動に支障をきたさぬ範囲で適宜変更することによ
り、熱力学上最も好ましいデイスプレーサ41の
往復運動を容易に達成することができる。
Furthermore, as a method of driving the displacer 41,
Since the cam member 30 is used, by appropriately changing the shape of the cam groove 32 of the cam member 30 within a range that does not interfere with the reciprocating motion of the drive body 33 and the rod 34, the most preferable displacer 41 from a thermodynamic point of view can be obtained. Reciprocating motion can be easily achieved.

さらにまた、ピストン駆動装置2とデイスプレ
ーサ駆動装置3とを、クランク軸4とカム部材3
0との間に設けたキー31で連結するようにした
ので、圧縮ピストン17とデイスプレーサ41の
各往復運動の位相差を任意に選ぶことができる。
この位相差は、冷凍出力に大きく影響する。理想
状態では位相差が0度で冷凍出力がゼロとなり、
位相差が90度で冷凍出力が最大となる。しかし、
実際には圧損その他により90度を少しはずれた90
度近傍に最適値が存在する。
Furthermore, the piston drive device 2 and the displacer drive device 3 are connected to the crankshaft 4 and the cam member 3.
0, the phase difference between the reciprocating movements of the compression piston 17 and the displacer 41 can be arbitrarily selected.
This phase difference greatly affects the refrigeration output. In an ideal state, the phase difference is 0 degrees and the refrigeration output is zero,
Refrigeration output is maximum when the phase difference is 90 degrees. but,
In reality, it is 90 degrees, which is slightly off 90 degrees due to pressure loss and other factors.
The optimum value exists near the degree.

(考案の効果) 以上説明したように、この考案によれば、ラジ
アル型のピストン駆動装置と、このピストン駆動
装置のクランク軸と同心状に配置された複数のデ
イスプレーサを有するデイスプレーサ駆動装置と
を組み合わせて、冷凍機を構成したので、冷凍能
力を向上させるために圧縮ピストンおよびデイス
プレーサの数を増やしても、冷凍機全体の大型化
を避けることができる。
(Effects of the invention) As explained above, according to this invention, a displacer drive having a radial piston drive device and a plurality of displacers arranged concentrically with the crankshaft of the piston drive device. Since the refrigerator is constructed by combining these devices, even if the number of compression pistons and displacers is increased in order to improve the refrigerating capacity, it is possible to avoid increasing the size of the refrigerator as a whole.

また、圧縮ピストンが放射状に配置されている
ので、各シリンダのガス圧荷重の大部分が相殺さ
れる。したがつて、軸受部やケーシングを軽量か
つコンパクトにすることができる。しかも、出力
を増大させるためにシリンダ径を大にしても、装
置が複雑となつたり大型化したりすることが防が
れる。
Additionally, since the compression pistons are arranged radially, most of the gas pressure loads in each cylinder are canceled out. Therefore, the bearing portion and the casing can be made lightweight and compact. Furthermore, even if the cylinder diameter is increased to increase the output, the device is prevented from becoming complicated or large.

また、圧縮ピストンと胴部との間に案内ピスト
ンを介在し、案内ピストンのローラと胴部との接
触面に潤滑油を供給したので、摩擦による部品の
消耗を防止することができる。これによつて、信
頼性が高まるとともに、軸受部の寿命が長く保た
れる。さらに、摩擦力を小さくすることによつ
て、クランク軸の駆動トルクも小さくてすみ、装
置の大型化を防ぐことができる。さらに、圧縮ピ
ストンの背面室内は、室内ピストンの油かきリン
グにより常にクリーンに保たれているので、シリ
ンダ内の冷媒が潤滑油により汚染されず、これに
よつて、伝熱性能の低下を防止することができ
る。
Further, since the guide piston is interposed between the compression piston and the body and lubricating oil is supplied to the contact surface between the roller of the guide piston and the body, it is possible to prevent parts from being worn out due to friction. This increases reliability and maintains a long bearing life. Furthermore, by reducing the frictional force, the driving torque of the crankshaft can also be reduced, and it is possible to prevent the device from becoming larger. Furthermore, the interior of the back chamber of the compression piston is always kept clean by the oil scrubbing ring of the indoor piston, so the refrigerant inside the cylinder is not contaminated by lubricating oil, thereby preventing a drop in heat transfer performance. be able to.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの考案に係る給油型スターリングサ
イクル冷凍機の縦断面図、第2図は第1図の−
線に沿つた断面である。 1……給油型スターリングサイクル冷凍機、2
……ラジアル型ピストン駆動装置、3……デイス
プレーサ駆動装置、4……クランク軸、6……駆
動機、9……胴部、12……案内ピストン、13
……連結棒、16……ローラ、17……圧縮ピス
トン、30……カム部材、32……カム溝、33
……駆動体、34……ロツド、38a,38b…
…蓄冷器、41……デイスプレーサ、21,42
……背面室、44……熱交換器、46a,46b
……膨張室、70……潤滑油供給装置。
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view of the refueled Stirling cycle refrigerator according to this invention, and Fig. 2 is a -
This is a cross section along the line. 1...Refueling type Stirling cycle refrigerator, 2
... Radial piston drive device, 3 ... Displacer drive device, 4 ... Crankshaft, 6 ... Drive machine, 9 ... Body, 12 ... Guide piston, 13
... Connecting rod, 16 ... Roller, 17 ... Compression piston, 30 ... Cam member, 32 ... Cam groove, 33
...Driver, 34... Rod, 38a, 38b...
...Regenerator, 41... Displacer, 21, 42
...Back chamber, 44...Heat exchanger, 46a, 46b
...Expansion chamber, 70...Lubricating oil supply device.

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】 圧縮ピストンで圧縮した冷媒を、熱交換器を通
してデイスプレーサの一側の背面室へ送り、デイ
スプレーサ内の蓄冷器を通過させてデイスプレー
サの他側の膨張室へ流入させ、冷媒を低温化させ
る給油型スターリングサイクル冷凍機において、 複数の圧縮ピストンと、各圧縮ピストンと同軸
方向に連結された案内ピストンとを放射状に配置
し、駆動機で回転駆動されるクランク軸の偏心し
た胴部の外周面に、上記案内ピストンに回転自在
に設けられたローラを接触させて成るラジアル型
のピストン駆動装置と、 複数のデイスプレーサを、上記クランク軸と同
心状に配置し、上記クランク軸の一端部に固定さ
れたカム部材の外周に、クランク軸の軸方向に変
位するカム溝を設け、このカム溝に挿入された駆
動体に、上記デイスプレーサをクランク軸の軸方
向へ往復動させるロツドを連結し、各圧縮ピスト
ンに対して、対応するデイスプレーサの位相がほ
ぼ90度進むように上記カム部材の形状を設定して
成るデイスプレーサ駆動装置と、 上記胴部と上記ローラとの接触面に、潤滑油を
供給する潤滑油供給装置とを備えたことを特徴と
する給油型スターリングサイクル冷凍機。
[Scope of Claim for Utility Model Registration] The refrigerant compressed by the compression piston is sent to the rear chamber on one side of the displacer through a heat exchanger, passes through the regenerator in the displacer, and is then sent to the rear chamber on the other side of the displacer. In an oil-fed Stirling cycle refrigerator that lowers the temperature of refrigerant by flowing into an expansion chamber, a plurality of compression pistons and a guide piston connected coaxially with each compression piston are arranged radially, and the refrigerant is rotated by a drive machine. A radial piston drive device comprising a roller rotatably provided on the guide piston is brought into contact with the outer peripheral surface of the eccentric body of the crankshaft, and a plurality of displacers are arranged concentrically with the crankshaft. A cam groove that is displaceable in the axial direction of the crankshaft is provided on the outer periphery of a cam member fixed to one end of the crankshaft. A displacer drive device in which a rod for reciprocating in the axial direction of a shaft is connected, and the shape of the cam member is set so that the phase of the corresponding displacer advances approximately 90 degrees with respect to each compression piston. A lubricating type Stirling cycle refrigerator, comprising: a lubricating oil supply device that supplies lubricating oil to a contact surface between the body and the roller.
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