JPH0424620B2 - - Google Patents
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- JPH0424620B2 JPH0424620B2 JP7744186A JP7744186A JPH0424620B2 JP H0424620 B2 JPH0424620 B2 JP H0424620B2 JP 7744186 A JP7744186 A JP 7744186A JP 7744186 A JP7744186 A JP 7744186A JP H0424620 B2 JPH0424620 B2 JP H0424620B2
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- chamber
- displacer
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Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、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 (Field of Industrial Application) The present 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. Known drive systems for the compression piston and displacer to generate such motion include a crankshaft drive system, a rotating swash plate drive system, a Rhombic drive system, and a linear drive system. The drive system and linear drive system are drive systems for single-cylinder engines, 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。 Therefore, conventional techniques are known in which the crankshaft drive system (see Japanese Patent Application Laid-open No. 58-69366) or the rotary swash plate drive system (see Japanese Patent Application Laid-Open No. 54-149958) is used for multi-cylinder applications.
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 method is constructed by arranging a plurality of cylinders concentrically, and arranging a compression piston inserted into one cylinder and a displacer inserted into the other cylinder parallel to each other. It is something that will be done. Both of these types can be made to have multiple cylinders relatively easily.
(発明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 there is a problem in that in order to obtain a large output, the overall weight and size must be increased. 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. .
この発明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 its purpose is to provide a multi-cylinder oil-fed Stirling cycle refrigerator that has a simple structure, is compact, lightweight, and has high reliability. 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、この発明は、複数
の圧縮ピストンと、各圧縮ピストンにピストン棒
を介して同軸方向に連結されたクロスヘツドとを
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に、クロスヘツドの連接棒を
摺接することにより、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度進むことがでるように設定されてい
る。また、クランク軸の一端部から胴部内に延
び、連接棒の摺接部に開口した潤滑油の第1通路
を設けるとともに、上記摺接部からクロスヘツド
内に延びた潤滑油の第2通路を設けている。第2
通路の一端部は、上記第1通路側に開口してお
り、他端部はクロスヘツド室に開口している。第
1通路を経て第2通路には、潤滑油供給装置によ
つて潤滑油が供給される。さらに、圧縮ピストン
とクロスヘツドが挿通されたシリンダには、圧縮
ピストンの背面室とクロスヘツド室との間を遮蔽
する遮蔽部材が固定されており、この遮蔽部材に
は、上記ピストン棒が摺動自在に貫通している。
さらに、遮蔽部材とピストン棒との隙間は、シー
ル装置により気密にシールされている。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention radially arranges a plurality of compression pistons and a crosshead coaxially connected to each compression piston via a piston rod. A radial type piston drive device is constructed by slidingly contacting the connecting rod of the crosshead with the eccentric body of the crankshaft which is rotationally driven by the drive machine. 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 first passage for lubricating oil extending from one end of the crankshaft into the body and opening at the sliding contact portion of the connecting rod is provided, and a second passage for lubricating oil extending from the sliding contact portion into the crosshead is provided. ing. Second
One end of the passage opens toward the first passage, and the other end opens into the crosshead chamber. A lubricating oil supply device supplies lubricating oil to the second passage via the first passage. Furthermore, a shielding member is fixed to the cylinder into which the compression piston and crosshead are inserted, which shields between the rear chamber of the compression piston and the crosshead chamber, and the piston rod is slidably attached to this shielding member. Penetrating.
Furthermore, the gap between the shielding member and the piston rod is hermetically sealed by a sealing device.
(作用)
この発明によれば、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 the present invention, a radial piston drive device and a displacer drive device having a plurality of displacers arranged concentrically with the crankshaft of the piston drive device are combined to produce a Stirling cycle refrigeration system. 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に圧縮室で相
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 employed, most of the gas compression loads are canceled out in the 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、圧縮ピストンとクロスヘツドとを放射状
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。 Furthermore, since the compression piston and the crosshead are arranged radially, even if the diameter of the piston is increased, the overall size of the device does not increase. Therefore, the output can be easily increased.
また、第1通路に供給された潤滑油を、クラン
ク軸の一端部から胴部内に延びた第1通路を経
て、胴部に摺接した連接棒の軸受部に供給し、さ
らに、潤滑油の一部を連接棒内の第2通路を経て
クロスヘツドの軸受部に供給したので、各軸受部
の摩擦熱の発生が防がれる。これによつて、焼き
付けによる部品の消耗が防がれて軸受部の信頼性
が向上するとともに、軸受部の寿命を長く保つこ
とができる。 In addition, the lubricating oil supplied to the first passage is supplied to the bearing of the connecting rod that is in sliding contact with the body through the first passage extending from one end of the crankshaft into the body, and further, the lubricating oil is Since a portion is supplied to the bearings of the crosshead via a second passage in the connecting rod, generation of frictional heat in each bearing is prevented. This prevents parts from being worn out due to seizure, improving the reliability of the bearing, and extending the life of the bearing.
また、クロスヘツド室と圧縮室とを遮蔽する遮
蔽部材をシリンダに固定し、ピストン棒を遮蔽部
材内に摺動自在に貫通させるとともに、ピストン
棒と遮蔽部材との隙間を気密にシールしたので、
クロスヘツド室内の潤滑油が圧縮室内に挿入する
ことが防がれる。これによつて、圧縮室内を常に
クリーンに保つことができ、油による冷媒の汚れ
を防ぐことができる。 In addition, the shielding member that shields the crosshead chamber and the compression chamber is fixed to the cylinder, the piston rod is slidably passed through the shielding member, and the gap between the piston rod and the shielding member is airtightly sealed.
Lubricating oil in the crosshead chamber is prevented from entering the compression chamber. Thereby, the inside of the compression chamber can be kept clean at all times, and the refrigerant can be prevented from being contaminated by oil.
さらに、第2通路からクロスヘツド室内に流出
する油は、第1通路と第2通路を経て既に圧力降
下しているから、クロヘツド室内の油圧を低く保
つことでができるので、遮蔽部材とピストン棒と
のオイルシールを容易かつ確実に行なうことがで
きる。 Furthermore, since the oil flowing out from the second passage into the crosshead chamber has already undergone a pressure drop through the first and second passages, the oil pressure in the crosshead chamber can be kept low, so that the shielding member and the piston rod can be kept low. can be easily and reliably sealed.
(実施例)
以下、この発明の実施例を図面にしたがつて説
明する。(Example) Hereinafter, an example of the present 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
直方向に延びタクランク軸4に連結されており、
駆動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
動されて、後述するケーシング28の油溜り88
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、圧縮ピストン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 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), and is connected to the taxi crankshaft 4.
The other end of the drive shaft on the side 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 reducer 5 and pumps oil into an oil reservoir 88 of the casing 28, which will be described later.
plays the role of supplying lubricating oil under pressure. The crankshaft 4 passes vertically through the airtight crankcase 7, and is rotatably supported within the crankcase 7 by roller bearings 8a, 8b. The body 9 of the crankshaft 4 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 9 are selected depending on the stroke of the compression piston 17.
クランクケース7には、第2図に示されるよう
に、4つのクロスヘツド用シリンダ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が、クランク軸4の径方向に
放射状に突設されている。シリンダ11,18間
には、遮蔽部材50がそれぞれ固定されており、
遮蔽部材50によつてシリンダ18内の背面室2
1と、シリンダ11内のクロスヘツド室16とが
遮蔽されている。遮蔽部材50は、筒部51とフ
ランジ部52とから成る。筒部51は、シリンダ
11,18と同軸方向に延びており、その軸孔に
は、圧縮ピストン17から延びたピストン棒15
が摺動自在に貫通してる。筒部51内には、ピス
トン棒15を囲む環状のシール室56が形成され
ている。また、筒部51の下端部53は、シリン
ダ11内に嵌入されており、フランジ部52は、
シリンダ18の底部18aおよびシリンダ11の
フランジ部11aにフランジ結合されている。な
お、57,58はシールリングであり、59は油
止めリングであり、57a,58aはシールリン
グ押えである。 As shown in FIG. 2, the crankcase 7 has four crosshead cylinders 11 and four compression piston cylinders 18 coaxially connected to each cylinder 11, which are arranged radially in the radial direction of the crankshaft 4. It is installed protrudingly. A shielding member 50 is fixed between the cylinders 11 and 18, respectively.
The rear chamber 2 inside the cylinder 18 is protected by the shielding member 50.
1 and the crosshead chamber 16 within the cylinder 11 are shielded. The shielding member 50 consists of a cylindrical portion 51 and a flange portion 52. The cylindrical portion 51 extends coaxially with the cylinders 11 and 18, and has a piston rod 15 extending from the compression piston 17 in its shaft hole.
penetrates freely. An annular seal chamber 56 surrounding the piston rod 15 is formed within the cylindrical portion 51 . Further, the lower end portion 53 of the cylindrical portion 51 is fitted into the cylinder 11, and the flange portion 52 is
It is flange-coupled to the bottom portion 18a of the cylinder 18 and the flange portion 11a of the cylinder 11. Note that 57 and 58 are seal rings, 59 is an oil stopper ring, and 57a and 58a are seal ring holders.
クロスヘツド用シリンダ11内のクロスヘツド
12は、第1図に示されるように、上記ピストン
棒15の一端部15aに連結されるとともに、球
面軸受19を介して連接棒13の球状ヘツド13
Cに連結されている。クロスヘツド12および連
接棒13には、潤滑油の第2通路83が内設され
ている。第2通路83は、クロスヘツド12内の
分岐通路60と連接棒13内の直線状の水平通路
62とから成る。分岐通路60は、球面軸受19
を中心として放射状に分岐しており、その外端部
は、ヘツド面61の周縁部からクロスヘツド室1
6に臨んで開口している。水平通路62は、球状
ヘツド13Cから連接棒13の軸方向に延び、そ
の一端部は上記分岐通路60の内端部に連通して
おり、その他端部は、連接棒13のすべり軸受1
3から胴部9の外周面に臨んで開口している。な
お、連接棒13の各フランジ部13bには、案内
リング14が当接しており、これによつて、連接
棒13の揺動運動が平滑に行われるようになつて
いる。また、圧縮ピストン17のピストンリング
22およびライダーリング23は、いずれも無潤
滑材料が用いられている。 As shown in FIG. 1, the crosshead 12 in the crosshead cylinder 11 is connected to one end 15a of the piston rod 15 and connected to the spherical head 13 of the connecting rod 13 via a spherical bearing 19.
Connected to C. A second passage 83 for lubricating oil is provided in the crosshead 12 and connecting rod 13. The second passage 83 consists of a branch passage 60 in the crosshead 12 and a straight horizontal passage 62 in the connecting rod 13. The branch passage 60 is connected to the spherical bearing 19
It branches radially around the center, and its outer end extends from the peripheral edge of the head surface 61 to the crosshead chamber 1.
It is open facing 6. The horizontal passage 62 extends in the axial direction of the connecting rod 13 from the spherical head 13C, one end thereof communicates with the inner end of the branch passage 60, and the other end communicates with the sliding bearing 1 of the connecting rod 13.
3 and opens toward the outer circumferential surface of the body portion 9. Note that a guide ring 14 is in contact with each flange portion 13b of the connecting rod 13, thereby allowing the connecting rod 13 to swing smoothly. Furthermore, the piston ring 22 and rider ring 23 of the compression piston 17 are both made of non-lubricated material.
クランク軸4内には、潤滑油の第1通路82が
設けられている。第1通路82は、クランク軸4
内の垂直通路84と、胴部9内の分岐通路85と
から成る。垂直通路84の上端部は、クランク軸
4の上端部に突設された給油口86に連通してお
り、その下端部は胴部9内に達している。分岐通
路85は、クランク軸4の径方向に向つて、かつ
第2図に示されるように、連接棒13のすべり軸
受13aと胴部9との各摺接位置に向つてそれぞ
れ延びている。分岐通路85の内端部は、上記垂
直通路84に連通しており、その外端部には、上
記すべり軸受13aに臨んで開口した吐出口87
が設けられている。吐出口87の位相は、この実
施例では、1サイクル中、1つの圧縮ピストン1
7がシリンダ18の上端(上死点位置)に位置し
た際に、連接棒13の水平通路62に臨むことが
できるように設定されている。 A first passage 82 for lubricating oil is provided within the crankshaft 4 . The first passage 82 is connected to the crankshaft 4
It consists of a vertical passage 84 in the inner part and a branch passage 85 in the body part 9. The upper end of the vertical passage 84 communicates with a fuel filler port 86 projecting from the upper end of the crankshaft 4 , and its lower end reaches into the body 9 . The branch passages 85 each extend in the radial direction of the crankshaft 4 and, as shown in FIG. The inner end of the branch passage 85 communicates with the vertical passage 84, and the outer end thereof has a discharge port 87 that opens facing the slide bearing 13a.
is provided. The phase of the discharge port 87 is, in this example, one compression piston 1 during one cycle.
7 is set so that it can face the horizontal passage 62 of the connecting rod 13 when it is located at the upper end of the cylinder 18 (top dead center position).
第1図のクランク軸4の上端部側には、中空の
油溜り88が設けられている。油溜り88は、ケ
ーシング28内に設けられた潤滑油の入口通路8
9に連通しており、入口通路89は、パイプ(図
示せず)を介してポンプ70に連通している。油
溜り88とクランク軸4の上記給油口86との間
には、第3図に示されるように、開閉手段90が
介在されている。開閉手段90は、円板状の固定
分配ピース91と、円板筒状の回転分配ピース9
2とから構成されている。固定分配ピース91
は、上記油溜り88に臨んだ状態でケーシング2
8に一体に固定されており、その周縁部には、第
4図に示されるように、クランク軸4と同心円上
に、かつ周方向に等間隔をあけて4つの透孔93
が穿設されている。一方、回転分配ピース92
は、固定分配ピース91に摺動自在に重ね合わさ
れた状態で、クランク軸4の上端部に圧入されて
固定されている。回転分配ピース91の周縁部に
は、上記透孔93と同心円上に延びた長孔94が
穿設されている。長孔94は、第3図に示される
ように、略L字状の軸直角断面を有しており、ク
ランク軸4の給油口86に連通している。この実
施例では、長孔94のクランク軸4に対する位相
は、胴部9内の分岐通路85(第1図)のいずれ
か1の通路と同位相となるように設定されてお
り、また長孔94に対する透孔93の位相は、分
岐通路85の吐出口87(第1図)が連接棒13
のすべり軸受13aに対向している期間だけ、長
孔94と透孔93が一致するように設定されてい
る。 A hollow oil reservoir 88 is provided on the upper end side of the crankshaft 4 in FIG. The oil reservoir 88 is a lubricating oil inlet passage 8 provided in the casing 28.
9 and the inlet passage 89 communicates with the pump 70 via a pipe (not shown). An opening/closing means 90 is interposed between the oil reservoir 88 and the oil supply port 86 of the crankshaft 4, as shown in FIG. The opening/closing means 90 includes a disk-shaped fixed distribution piece 91 and a disk-shaped rotation distribution piece 9.
It is composed of 2. Fixed distribution piece 91
is the casing 2 facing the oil sump 88.
8, and its peripheral edge has four through holes 93 concentrically with the crankshaft 4 and equally spaced in the circumferential direction.
is drilled. On the other hand, the rotating distribution piece 92
is press-fitted and fixed to the upper end of the crankshaft 4 while being slidably superimposed on the fixed distribution piece 91. A long hole 94 extending concentrically with the through hole 93 is bored in the peripheral portion of the rotary distribution piece 91 . As shown in FIG. 3, the elongated hole 94 has a substantially L-shaped cross section perpendicular to the axis, and communicates with the oil filler port 86 of the crankshaft 4. In this embodiment, the phase of the elongated hole 94 with respect to the crankshaft 4 is set to be in the same phase as any one of the branch passages 85 (FIG. 1) in the body 9, and the elongated hole The phase of the through hole 93 with respect to the connecting rod 13 is such that the discharge port 87 (FIG. 1) of the branch passage 85 is connected to the connecting rod 13.
The elongated hole 94 and the through hole 93 are set to coincide with each other only during the period when they face the slide bearing 13a.
圧縮ピストン用シリンダ18内の各背面室21
は、第2図に示されるように、第1バイパス管7
2を介して連通しており、またクロスヘツド用シ
リンダ12内の各クロスヘツド室16は、第2バ
イパス管73を介して連通している。これによつ
て、1サイクル中の背面室21およびクロスヘツ
ド室16の容積変化による圧力変化が互いに相殺
され、背面室21およびクロスヘツド室16はそ
れぞれ一定圧力に保たれている。 Each back chamber 21 in the cylinder 18 for compression piston
As shown in FIG. 2, the first bypass pipe 7
2, and each crosshead chamber 16 in the crosshead cylinder 12 communicates via a second bypass pipe 73. As a result, pressure changes due to volume changes in the back chamber 21 and crosshead chamber 16 during one cycle cancel each other out, and the pressures in the back chamber 21 and crosshead chamber 16 are each maintained at constant pressures.
圧縮室20および背面室21内には、冷媒とし
ての作動ガス、たとえばHeガスが充填されてお
り、クロスヘツド室16内には、潤滑油オンプ7
0より供給された潤滑油が充填されている。圧縮
室20は、第1図に示されているように、第3バ
イパス管64および逆止弁65を介して背面室2
1に連通している。逆止弁65は、背面室21か
ら圧縮室20へのガスの流れを許容して、圧縮室
20内のガスがピストンリング22を通り抜けて
背面室21に流入することにより生ずる圧縮室2
0の最高圧力の降下を防ぐ役割を果たす。 The compression chamber 20 and the back chamber 21 are filled with a working gas as a refrigerant, such as He gas, and the crosshead chamber 16 is filled with a lubricating oil pump 7.
It is filled with lubricating oil supplied from 0. As shown in FIG. 1, the compression chamber 20 is connected to the back chamber 2 via a third bypass pipe 64 and a check valve 65.
It is connected to 1. The check valve 65 allows gas to flow from the back chamber 21 to the compression chamber 20 , and the compression chamber 2 generated when the gas in the compression chamber 20 passes through the piston ring 22 and flows into the back chamber 21 .
It plays a role in preventing a drop in the maximum pressure of 0.
一方、背面室21は、第4バイパス管66、逆
止弁68、油吸着部69、および通路67を介し
てシール室56に連通している。逆止弁68は、
背面室21よりシールリング58を介してシール
室56へガス漏れが生じたとき、これを補償する
役割を果たす。 On the other hand, the back chamber 21 communicates with the seal chamber 56 via a fourth bypass pipe 66, a check valve 68, an oil adsorption section 69, and a passage 67. The check valve 68 is
It plays a role in compensating for gas leakage from the back chamber 21 to the seal chamber 56 via the seal ring 58.
なお、クロスヘツド用シリンダ11には、クロ
スヘツド室16と減速機室95に通じた排油通路
96が設けられており、クランクケース7には、
クランク室80と減速機室95に通じた排油孔7
6が設けられている。 Note that the crosshead cylinder 11 is provided with an oil drain passage 96 that communicates with the crosshead chamber 16 and the reduction gear chamber 95, and the crankcase 7 is provided with an oil drain passage 96 that communicates with the crosshead chamber 16 and the reduction gear chamber 95.
Oil drain hole 7 communicating with crank chamber 80 and reduction gear chamber 95
6 is provided.
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(図示せず)
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内に往復動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 (not shown) is provided between the crankshaft 4 and the cam member 30 for transmitting rotational motion.
is inserted. On the outer peripheral surface of the cam member 30,
A cam groove 32 with a rectangular cross section extending in the circumferential direction is formed. The cam groove 32 is curved in a sinusoidal shape in the circumferential direction, and four roller-shaped driving bodies 33 are inserted into the cam groove 32 at equal intervals in the circumferential direction. . Each drive body 33 is rotatable about an axis perpendicular to the crankshaft 4 by a grease-sealed roller bearing (not shown), and is connected to four rods 34 concentrically with the crankshaft 4 by bolts and bolts. They are individually fastened with nuts 95. Each rod 34 extends coaxially with the crankshaft 4 and is reciprocatably 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、すべり軸受13aを介してクロスヘツド12
および圧縮ピストン17の往復運動に変換され
る。胴部9の偏心により4個のクロスヘツドおよ
び圧縮ピストン17は、90度の位相差でシリンダ
11,18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 transferred to the crosshead 12 via a plain bearing 13a.
and is converted into a reciprocating motion of the compression piston 17. Due to the eccentricity of the body 9, the four crossheads and compression pistons 17 reciprocate within the cylinders 11 and 18 with a phase difference of 90 degrees.
さらに、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4
0内をそれぞれ往復動する。 Furthermore, the rotational torque of the crankshaft 4 is transmitted to the cam member 30 and converted into reciprocating motion of the rod 34 via a 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 4 90 degrees ahead of the phase of the corresponding compression piston 17.
Each reciprocates within 0.
また、駆動機6の作動により減速機5に直結さ
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ケーシング28の入口通路8
9を経て油溜り88に供給される。一方、クラン
ク軸4の回転により回転分配ピース91が回転駆
動しており、油溜り88内の潤滑油は、回転分配
ピース91の長孔94と固定分配ピース92の透
孔93とが一致したとき、つまり胴部9の分岐通
路85の吐出口87が連接棒13の水平通路62
に臨んだときに、クランク軸4の垂直通路84内
に供給される。吐出口87から吐出する潤滑油の
一部は、連接棒13のすべり軸受13aと胴部9
との摺接部に供給され、残余の潤滑油は、水平通
路62を経て球面軸受19に供給される。球面軸
受19の潤滑油は、さらに分岐通路60を経てほ
ぼ無圧状態となつてクロスヘツド室16内に供給
される。クロスヘツド室16内に溜つた潤滑油の
一部は、シリンダ12の内壁を潤滑し、残余の潤
滑油は、排油通路96を経て減速機室95内に導
かれる。クランク室80内に溜つた潤滑油もま
た、排油孔76を介して減速機室95に導かれ
る。減速機95内の潤滑油は、フイルタ(図示せ
ず)を介して潤滑油ポンプ70内に回収され、再
び上記油溜り88に潤滑供給される。 Furthermore, 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 enters the inlet passage 8 of the casing 28 at a predetermined pressure.
9 and is supplied to an oil sump 88. On the other hand, the rotary distribution piece 91 is rotationally driven by the rotation of the crankshaft 4, and the lubricating oil in the oil reservoir 88 is released when the long hole 94 of the rotary distribution piece 91 and the through hole 93 of the fixed distribution piece 92 coincide with each other. , that is, the outlet 87 of the branch passage 85 of the body 9 is connected to the horizontal passage 62 of the connecting rod 13.
is fed into the vertical passage 84 of the crankshaft 4. A portion of the lubricating oil discharged from the discharge port 87 is distributed between the sliding bearing 13a of the connecting rod 13 and the body portion 9.
The remaining lubricating oil is supplied to the spherical bearing 19 through the horizontal passage 62. The lubricating oil for the spherical bearing 19 is further supplied into the crosshead chamber 16 through a branch passage 60 in a substantially pressureless state. A portion of the lubricating oil accumulated in the crosshead chamber 16 lubricates the inner wall of the cylinder 12, and the remaining lubricating oil is led into the reducer chamber 95 through the oil drain passage 96. The lubricating oil accumulated in the crank chamber 80 is also guided to the reduction gear chamber 95 via the oil drain hole 76. The lubricating oil in the reducer 95 is collected into the lubricating oil pump 70 via a filter (not shown), and is again supplied to the oil reservoir 88 for lubrication.
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、ラジアル型のピストン駆動
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4
1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 plurality of displacers 4 arranged concentrically with the crankshaft 4 of the piston drive device 2 are provided.
Since the Stirling cycle refrigerator 1 is constructed by combining the displacer drive device 3 with the displacer drive device 3 having the Enlargement 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およびクロスヘツド12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。 Furthermore, since the compression piston 17 and the crosshead 12 driven by the eccentric crank mechanism are arranged radially, most of the gas pressure load in the compression piston cylinder 18 is canceled out, and the crankshaft 4
The compressive load on the bearing that supports this can be reduced. 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を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 offset, 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. Further, 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、以下に述べる強制注油方式を採用したの
で、各軸受部13a,19の良好な潤滑が達成さ
れる。つまり、1サイクル中の圧縮室20内のガ
ス圧力P1は、第5図に示されるように、最大圧
力P3と最小圧力P2間で正弦波状に変化してお
り、一方、背面室21は、上記のように一定圧力
に保持されている。ここで、背面室21の圧力を
上記最小圧力P2と等しく設定すると、圧縮ピス
トン17に作用するガス荷重P4は、上記P1と
P2の差圧となり、デイスプレーサ41のクラン
ク角180度〜270度の範囲では、ほぼ零に近い値と
なる。したがつて、連接棒13のすべり軸受13
aは、上記クランク角の範囲では胴部9の外周面
から浮き上つた状態となるため、第1通路82内
の潤滑油をすべり軸受13aに十分に供給するこ
とができる。また、第1通路82の吐出口87を
第2通路83に臨んで開口したので、球面軸受1
9にも十分な量の潤滑油を供給することができ
る。これによつて、各軸受13a,19の摩擦熱
の発生が防がれ、部品の信頼正が向上するととも
に、軸受13a,19の長寿命化が達成される。 Further, since the forced lubrication method described below is adopted, good lubrication of each bearing portion 13a, 19 is achieved. That is, the gas pressure P1 in the compression chamber 20 during one cycle changes sinusoidally between the maximum pressure P3 and the minimum pressure P2, as shown in FIG. is maintained at a constant pressure. Here, if the pressure in the back chamber 21 is set equal to the above-mentioned minimum pressure P2, the gas load P4 acting on the compression piston 17 will be the differential pressure between the above-mentioned P1 and P2, and the crank angle of the displacer 41 will be 180 degrees to 270 degrees. In the range of , the value is almost zero. Therefore, the plain bearing 13 of the connecting rod 13
Since a is raised above the outer peripheral surface of the body portion 9 within the above crank angle range, the lubricating oil in the first passage 82 can be sufficiently supplied to the sliding bearing 13a. In addition, since the discharge port 87 of the first passage 82 is opened facing the second passage 83, the spherical bearing 1
9 can also be supplied with a sufficient amount of lubricating oil. This prevents the generation of frictional heat in each bearing 13a, 19, improves the reliability of the parts, and extends the life of the bearings 13a, 19.
また、遮蔽部材50によつてクロスヘツド室1
6と背面室21とを遮蔽するとともに、シールリ
ング57,58により両室16,21をオイルシ
ールおよびガスシールしたので、背面室21およ
び圧縮室20内は常にクリーンに保たれる。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。 Also, the crosshead chamber 1 is protected by the shielding member 50.
6 and the rear chamber 21, and both chambers 16, 21 are sealed with oil and gas by the seal rings 57, 58, so that the inside of the rear chamber 21 and the compression chamber 20 are always kept clean. This prevents contamination of the refrigerant gas with oil, prevents contamination of the inside of the heat exchanger 44 and the regenerator material, reduces heat transfer performance, and increases pressure loss, and improves refrigeration performance. It will be planned.
また、潤滑油ポンプ70による潤滑油の供給圧
力を、クロスヘツド室16内の圧力よりも少し高
めに設定することによつて、上記のように軸受1
3a,19の十分な潤滑効果が得られ、さらに、
第1および第2通路82,83の圧力損失により
クロスヘツド室16に達した油はほぼ無圧状態と
なる。このようにクロスヘツド室16に供給され
る潤滑油の量を必要最小限に押えることによつ
て、クロスヘツド室16内は、油がミスト状に存
在する雰囲気となり、油が高圧力で充填された場
合に比して遮蔽部材50と、ピストン棒15間に
おけるオイルシールを容易かつ確実に行なうこと
ができる。 Furthermore, by setting the lubricating oil supply pressure by the lubricating oil pump 70 to be slightly higher than the pressure inside the crosshead chamber 16, the bearing 1
A sufficient lubrication effect of 3a, 19 can be obtained, and further,
Due to the pressure loss in the first and second passages 82, 83, the oil that reaches the crosshead chamber 16 becomes almost pressureless. By suppressing the amount of lubricating oil supplied to the crosshead chamber 16 to the minimum necessary in this way, the inside of the crosshead chamber 16 becomes an atmosphere in which oil exists in the form of a mist, and when the oil is filled with high pressure. Compared to the above, the oil seal between the shielding member 50 and the piston rod 15 can be easily and reliably sealed.
また、この実施例では、開閉手段90により第
1通路82内に潤滑油を間欠的に供給したので、
ポンプ70の容量を小さくでき、装置全体の小型
化が図られる。しかも、開閉手段90による第1
通路82の開放のタイミングを、第1通路82と
第2通路83とが連通する期間と一致させたの
で、クランク室80への潤滑油の無駄な吐出を防
ぐことができ、良好でしかも効率のよい給油効果
が得られる。 Furthermore, in this embodiment, lubricating oil was intermittently supplied into the first passage 82 by the opening/closing means 90;
The capacity of the pump 70 can be reduced, and the entire device can be downsized. Moreover, the first
Since the opening timing of the passage 82 is made to coincide with the period during which the first passage 82 and the second passage 83 communicate with each other, it is possible to prevent unnecessary discharge of lubricating oil into the crank chamber 80, and to achieve good efficiency. Good refueling effect can be obtained.
また、遮蔽部材の50のシールリング57,58
間にシール室56を設けるとともに、ピストン棒
15に油止めリング59を装着したので、仮りに
一方のシールリング57を通り抜けてピストン棒
15の表面に付着した油がシール室56内に侵入
しても、この油は油止めリング59および他方の
シールリング58で堰止められるため、背面室2
1側への油の侵入が確実に防がれる。 In addition, 50 seal rings 57 and 58 of the shielding member
Since a seal chamber 56 is provided in between and an oil stopper ring 59 is attached to the piston rod 15, it is assumed that oil adhering to the surface of the piston rod 15 passes through one seal ring 57 and enters the seal chamber 56. However, since this oil is dammed up by the oil stopper ring 59 and the other seal ring 58, the back chamber 2
Oil intrusion into the first side is reliably prevented.
さらにまた、デイススプレーサ41の駆動方法
として、カム部材30を用いたので、カム部材3
0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、熱力学上最も物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, since the cam member 30 is used as a method of driving the disk spacer 41, the cam member 30
The shape of the cam groove 32 of
By making appropriate changes within a range that does not interfere with the reciprocating motion of the displacer 41, it is possible to easily achieve the thermodynamically most desirable reciprocating motion of the displacer 41.
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30との
間に設けたキー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。 Further, since the piston drive device 2 and the displacer drive device 3 are connected by a key provided between the crankshaft 4 and the cam member 30, each reciprocating movement of the compression piston 17 and the displacer 41 The phase difference can be arbitrarily selected. This phase difference greatly affects the refrigeration output. In an ideal state, the refrigeration output is zero when the phase difference is 0 degrees, and the phase difference is 90 degrees.
refrigeration output reaches its maximum at 30°F. However, in reality, the optimum value exists near 90 degrees, which is slightly outside 90 degrees due to pressure loss and other factors.
上記実施例では、連接棒13を直接、胴部9に
摺接されたけれども、ニードルベアリングのよう
な軸受を連接棒13と胴部9との間に介在する構
成としてもよい。 In the above embodiment, the connecting rod 13 is directly slidably connected to the body 9, but a bearing such as a needle bearing may be interposed between the connecting rod 13 and the body 9.
(発明の効果)
以上説明したように、この発明によれば、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 the present invention, the displacer drive includes 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、圧縮ピストンおよびクロスヘツドが放射
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。 Also, the radial arrangement of the compression pistons and crossheads cancels out most of the gas pressure loads on each cylinder. Therefore, the bearing portion and the casing can be made lightweight and compact. Furthermore, even if the cylinder diameter is increased in order to increase the output, the device is prevented from becoming complicated or large.
また、潤滑油を連接棒の各軸受部およびクロス
ヘツド室に供給したので、摩擦による部品の消耗
が防がれ、信頼性が高められる。また、軸受部の
寿命も長くなる。さらに、遮蔽部材によつて背面
室とクロスヘツド室とを遮蔽するとともに、遮蔽
部材とピストン棒とを気密にシールしたので、軸
による冷媒の汚れが確実に防がれる。これによつ
て、冷凍性能の向上を図ることができる。 In addition, since lubricating oil is supplied to each bearing part of the connecting rod and the crosshead chamber, wear of parts due to friction is prevented and reliability is increased. Furthermore, the life of the bearing section is also extended. Further, since the rear chamber and the crosshead chamber are shielded by the shielding member, and the shielding member and the piston rod are airtightly sealed, contamination of the refrigerant by the shaft is reliably prevented. This makes it possible to improve the refrigeration performance.
また、クランク軸の第1通路を経て連接棒の第
2通路に潤滑油を供給したので、クロスヘツド室
における潤滑油の供給圧力は、第1および第2通
路内の圧力降下により著しく低下する。これによ
つて、シールリングによるクロスヘツド室と背面
室とのオイルシールを容易かつ確実に行なうこと
ができる。 Furthermore, since the lubricating oil is supplied to the second passage of the connecting rod through the first passage of the crankshaft, the supply pressure of lubricating oil in the crosshead chamber is significantly reduced due to the pressure drop in the first and second passages. Thereby, the seal ring can easily and reliably seal the oil between the crosshead chamber and the rear chamber.
第1図はこの発明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−
線に沿つた断面図、第3図は開閉手段付近の拡
大断面図、第4図は第3図の−線に沿つた断
面図、第5図はクランク角と圧縮室の圧力との関
係を示すグラフである。
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……クロスヘツド、13
……連接棒、15……ピストン棒、16……クロ
スヘツド室、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、50
……遮蔽部材、57,58……シール装置、6
0,62……通路、70……潤滑油供給装置、8
2……第1通路、83……第2通路、90……開
閉手段。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a refueled Stirling cycle refrigerator according to the present invention, and FIG. 2 is a -
3 is an enlarged sectional view of the vicinity of the opening/closing means, FIG. 4 is a sectional view taken along the - line in FIG. 3, and FIG. 5 shows the relationship between the crank angle and the pressure in the compression chamber. This is a graph showing. 1...Refueling type Stirling cycle refrigerator, 2
... Radial piston drive device, 3 ... Displacer drive device, 4 ... Crankshaft, 6 ... Drive machine, 9 ... Body, 12 ... Crosshead, 13
... Connecting rod, 15 ... Piston rod, 16 ... Crosshead chamber, 17 ... Compression piston, 30 ... Cam member, 32 ... Cam groove, 33 ... Drive body, 34
...Rod, 38a, 38b...Regenerator, 41...
... Displacer, 21, 42 ... Rear chamber, 44
... Heat exchanger, 46a, 46b ... Expansion chamber, 50
...shielding member, 57, 58 ... sealing device, 6
0,62... passage, 70... lubricating oil supply device, 8
2...first passage, 83...second passage, 90...opening/closing means.
Claims (1)
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、各圧縮ピストンにピス
トン棒を介して同軸方向に連結されたクロスヘツ
ド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に、クロスヘツドの連
接棒を摺接し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、 クランク軸の一端部から胴部内に延び、連接棒
の摺接部に開口した潤滑油の第1通路と、 連接棒の摺接部からクロスヘツド内に延び、一
端部が上記第1通路側に開口し、他端部が上記ク
ロスヘツド室に開口した潤滑油の第2通路と、 上記第1通路を経て第2通路に潤滑油を供給する
潤滑油供給装置と、 圧縮ピストンとクロスヘツドが挿通されたシリ
ンダに固定されて、圧縮ピストンの背面室とクロ
スヘツド室間を遮蔽し、上記ピストン棒が摺動自
在に貫通した遮蔽部材と、 遮蔽部材とピストン棒との隙間を気密にシール
するシール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。 2 上記潤滑油供給装置は、第1通路と第2通路
とが連通する期間だけ第1通路を開放する開閉手
段を備えている特許請求の範囲第1項記載の給油
型スターリングサイクル冷凍機。[Claims] 1. The refrigerant compressed by the compression piston is sent through a heat exchanger to the rear chamber on one side of the displacer, passes through a regenerator in the displacer, and is expanded on the other side of the displacer. In an oil-fed Stirling cycle refrigerator that cools the refrigerant by flowing it into a chamber, a plurality of compression pistons and a crosshead coaxially connected to each compression piston via a piston rod are arranged radially. A radial piston drive device comprising a connecting rod of a crosshead in sliding contact with the eccentric body of a rotationally driven crankshaft, and a plurality of displacers 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, and the displacer is reciprocated in the axial direction of the crankshaft by a drive body inserted into this cam groove. a displacer drive device in which 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 first passage for lubricating oil extends into the body and opens at the sliding contact portion of the connecting rod, and extends from the sliding contact portion of the connecting rod into the crosshead, with one end opening toward the first passage and the other end opening toward the first passage. a second passage for lubricating oil that opens into the crosshead chamber; a lubricating oil supply device that supplies lubricating oil to the second passage through the first passage; It is characterized by comprising a shielding member that shields between the back chamber and the crosshead chamber of the piston and through which the piston rod is slidably passed, and a sealing device that airtightly seals the gap between the shielding member and the piston rod. Lubricated Stirling cycle refrigerator. 2. The oil-supplied Stirling cycle refrigerator according to claim 1, wherein the lubricating oil supply device includes an opening/closing means for opening the first passage only during a period when the first passage and the second passage communicate with each other.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7744186A JPS62233650A (en) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | Lubrication type stirling cycle refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7744186A JPS62233650A (en) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | Lubrication type stirling cycle refrigerator |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62233650A JPS62233650A (en) | 1987-10-14 |
| JPH0424620B2 true JPH0424620B2 (en) | 1992-04-27 |
Family
ID=13634111
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7744186A Granted JPS62233650A (en) | 1986-04-03 | 1986-04-03 | Lubrication type stirling cycle refrigerator |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62233650A (en) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2024229024A1 (en) * | 2023-05-03 | 2024-11-07 | Graco Minnesota Inc. | Active checked multiple displacer assembly |
-
1986
- 1986-04-03 JP JP7744186A patent/JPS62233650A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62233650A (en) | 1987-10-14 |
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