JPH0424620B2 - - Google Patents

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。

（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。

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。

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。

（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。

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。

（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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

（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。

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。

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。

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。

【図面の簡単な説明】

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。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 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。