JPH0424621B2 - - Google Patents
Info
- Publication number
- JPH0424621B2 JPH0424621B2 JP8483986A JP8483986A JPH0424621B2 JP H0424621 B2 JPH0424621 B2 JP H0424621B2 JP 8483986 A JP8483986 A JP 8483986A JP 8483986 A JP8483986 A JP 8483986A JP H0424621 B2 JPH0424621 B2 JP H0424621B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- compression
- displacer
- crankshaft
- expansion valve
- piston
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired
Links
Landscapes
- Temperature-Responsive Valves (AREA)
- Compressor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
(産業上の利用分野)
この発明は、スターリングサイクル冷凍機によ
る予備冷却と、膨張弁を用いた等エンタルピー膨
張による冷却で、冷媒を液化させるための膨張弁
付き蓄冷式冷凍機に関するものである。Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) This invention is a regenerator with an expansion valve for liquefying the refrigerant, by pre-cooling using a Stirling cycle refrigerator and cooling by isenthalpic expansion using an expansion valve. This relates to refrigerators.
(従来の技術)
近年、He液化温度4〓近辺で特定の金属に生
じる超電導現象を利用した超電導応用機器が開発
されるに伴つて、4〓レベルの冷凍機、He液化
装置、He再凝縮装置が注目されつつある。従来
の超電導応用技術の開発段階では、主に大型また
は中型のHe液化装置に適した大容量のクロード
サイクルが一般的に用いられていたが、最近、医
療診断装置NMR−CTや磁気浮上列車のような
超電導応用機器が開発されるにつれて、冷凍機は
小型化に向いつつある。(Prior art) In recent years, with the development of superconducting equipment that utilizes the superconductivity phenomenon that occurs in certain metals near the He liquefaction temperature of 4, is gaining attention. At the development stage of conventional superconducting application technology, large-capacity Claude cycles suitable for large or medium-sized He liquefaction equipment were generally used, but recently they have been used for medical diagnostic equipment NMR-CT and magnetic levitation trains. As superconducting application devices such as these are developed, refrigerators are becoming smaller.
そこで、クロードサイクルの小型化が図られる
とともに、ジユールトムソン弁(以下、一般的呼
称を用いて「膨張弁」と称する。)付き蓄冷式冷
凍サイクルが用いられるようになつた。後者の一
例を第4図に示す。この膨張弁付き蓄冷式冷凍サ
イクルは、蓄冷式冷凍機90と、膨張弁系のHe
液化装置91とが組み合わされて構成されてい
る。蓄冷式冷凍機90は、圧縮機92と蓄冷器を
備えたデイスプレーサ93とから成り、また、
He液化装置91は、圧縮機94と、多段に設け
られた熱交換器95a〜95cと、膨張弁96
と、凝縮部97とから成る。別置きタイプの圧縮
機92,94を除く他の冷凍機器は、コールドボ
ツクス98内に収容されており、これによつて、
冷凍機の小型化が達成される。 Therefore, the Claude cycle has been miniaturized, and a regenerator refrigeration cycle with a Joel-Thompson valve (hereinafter, commonly referred to as an "expansion valve") has come into use. An example of the latter is shown in FIG. This regenerator refrigeration cycle with an expansion valve includes a regenerator 90 and a Helium expansion valve system.
It is configured in combination with a liquefaction device 91. The regenerator refrigerator 90 consists of a compressor 92 and a displacer 93 equipped with a regenerator, and also includes:
The He liquefier 91 includes a compressor 94, heat exchangers 95a to 95c provided in multiple stages, and an expansion valve 96.
and a condensing section 97. Refrigeration equipment other than the separately placed compressors 92 and 94 is housed in a cold box 98.
A miniaturization of the refrigerator is achieved.
(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、圧縮機92,9
4とコールドボツクス98との配管が必要とな
り、構造が複雑化し、冷凍機全体をコンパクトに
することができない。そこで、蓄冷式冷凍機90
をスターリングサイクルシステム(特開昭58−
69366号公報、特開昭54−149958号公報参照)と
し、一方の圧縮機92をコールドボツクス98内
に収容することは可能であるが、他方の圧縮機9
4の問題は依然として解決されず、構造の複雑化
を解消するに至らない。しかも、上記スターリン
グサイクルシステムの冷凍能力を高めようとすれ
ば、蓄冷式冷凍機90が大型化し、これによつ
て、冷凍機全体のコールドボツクス98への収容
そのものが容易でなくなる。(Problem to be solved by the invention) However, in the above prior art, the compressors 92, 9
4 and the cold box 98, the structure becomes complicated and the entire refrigerator cannot be made compact. Therefore, the cold storage refrigerator 90
Stirling cycle system
69366, Japanese Patent Application Laid-Open No. 149958), and it is possible to house one compressor 92 in the cold box 98, but the other compressor 9
Problem 4 still remains unsolved, and the complexity of the structure cannot be resolved. Moreover, if the refrigerating capacity of the Stirling cycle system is to be increased, the regenerator refrigerator 90 will become larger, which makes it difficult to accommodate the entire refrigerator in the cold box 98.
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、コンパクトな膨
張弁付き蓄冷式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 an object thereof is to provide a regenerator refrigerator with an expansion valve that is simple in structure and compact.
(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、駆動
機で回転駆動されるクランク軸に、同軸方向に間
隔をあけて一対の偏心した胴部を設けており、一
方の胴部に対応して複数の第1圧縮ピストンを放
射状に配置するとともに、他方の胴部に対応して
複数の第2圧縮ピストンを放射状に配置し、各胴
部に各圧縮ピストンの連接棒を連結することによ
り、一対の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、上記第1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、冷媒液化装置の膨張弁は、熱交換器お
よびデイスプレーサのコールドヘツドを介して上
記第2圧縮ピストン側の圧縮室の吐出口に連通し
ている。また、凝縮部は、その流入側が上記膨張
弁に連通し、その流出側が熱交換器を介して上記
圧縮室の吸引口に連通している。(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the present invention provides a pair of eccentric barrels spaced apart from each other in the coaxial direction on a crankshaft that is rotationally driven by a drive machine. , a plurality of first compression pistons are arranged radially corresponding to one body, and a plurality of second compression pistons are arranged radially corresponding to the other body, and one of the compression pistons is arranged in each body. By connecting the connecting rods, a pair of radial piston drive devices is constructed. 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 corresponding displacer can advance approximately 90 degrees with respect to the first compression piston. Further, the expansion valve of the refrigerant liquefaction device communicates with the discharge port of the compression chamber on the second compression piston side via the heat exchanger and the cold head of the displacer. Further, the condensing section has an inlet side communicating with the expansion valve, and an outlet side communicating with the suction port of the compression chamber via a heat exchanger.
(作用)
この発明によれば、ラジアル型の膨張弁系およ
びスターリングサイクル冷凍機系ピストン駆動装
置をクランク軸の軸方向に連結し、単一の駆動機
で各ピストン駆動装置を駆動するようにしたの
で、構造が簡略化するとともに小型化する。した
がつて、膨張弁系およびスターリングサイクル冷
凍機系のすべての冷凍機器をコールドボツクス内
に容易に収容することができる。(Function) According to the present invention, the radial expansion valve system and the Stirling cycle refrigerator system piston drive device are connected in the axial direction of the crankshaft, and each piston drive device is driven by a single drive device. Therefore, the structure is simplified and the size is reduced. Therefore, all the refrigeration equipment, including the expansion valve system and the Stirling cycle refrigerator system, can be easily housed in the cold box.
また、一方の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。 In addition, one radial type piston drive device,
A Stirling cycle refrigerator was constructed by combining the crankshaft of this piston drive device with a displacer drive device having a plurality of displacers arranged concentrically. Even if the number of displacers is increased, the overall size of the refrigerator 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クランク軸上で相
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、ク
ランク軸の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 on the crankshaft, 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 bearing section of the crankshaft 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 piston diameter is increased, the overall size of the device does not increase. Therefore, the output can be easily increased.
(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、膨張弁付き蓄冷式冷凍機の系統図で
ある。図において、コールドボツクス75内の膨
張弁付き蓄冷式冷凍機100は、スターリングサ
イクル冷凍機1と膨張弁系の冷媒液化装置50と
が組み合わされて構成されており、駆動軸には、
基本的には、ラジアル型の膨張弁系ピストン駆動
装置51と、ラジアル型のスターリングサイクル
冷凍機系ピストン駆動装置2と、デイスプレサー
駆動装置3とがこの順序で連結されて構成されて
いる。 FIG. 1 is a system diagram of a regenerator refrigerator with an expansion valve. In the figure, a regenerator refrigerator 100 with an expansion valve in a cold box 75 is configured by combining a Stirling cycle refrigerator 1 and an expansion valve-based refrigerant liquefaction device 50, and the drive shaft includes:
Basically, a radial expansion valve piston drive device 51, a radial Stirling cycle refrigerator piston drive device 2, and a displacer drive device 3 are connected in this order.
スターリングサイクル冷凍機1は、第2図に示
されるように、駆動機6を備えており、駆動機6
は、減速機5を介してクランク軸4に連結されて
いる。減速機5は、たとえば遊星歯車機構や、か
さ歯車機構である。減速機5および駆動機6は、
系内の作動ガスが漏れないように気密構造とされ
る。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、低蒸気圧のグリース密封
型のころ軸受8a〜8dによりあクランクケース
7内に回転自在に支持されている。 As shown in FIG. 2, the Stirling cycle refrigerator 1 includes a drive machine 6.
is connected to the crankshaft 4 via a reduction gear 5. The speed reducer 5 is, for example, a planetary gear mechanism or a bevel gear mechanism. The reducer 5 and the driver 6 are
The system has an airtight structure to prevent the working gas from leaking. The crankshaft 4 vertically passes through an airtight crankcase 7, and is rotatably supported within the crankcase 7 by low vapor pressure, grease-sealed roller bearings 8a to 8d.
クランク軸4には、軸方向(第2図の上下方
向)に間隔をあけて一対の胴部9a,9bが設け
られており、各胴部9a,9bはクランク軸4よ
りも大径で、かつクランク軸4に対してそれぞれ
偏心している。膨張弁系ピストン駆動装置51
は、減速機5側の胴部9bに対応して設けられ、
また、スターリングサイクル冷凍機系ピストン駆
動装置2は、デイスプレーサ駆動装置3側の胴部
9aに対応して設けられている。各ピストン駆動
装置2,51は類似の構成を有しており、対応す
る部分には同一の符号を付して、以下説明する。
すなわち上記胴部9a,9bには、低蒸気圧のグ
リース密封型のころ軸受10を介して外輪11が
回転自在に嵌め込まれている。外輪11の外周面
には、第1および第2圧縮ピストン17a,17
bに連結された連接棒13のすべり軸受13aが
摺接している。すべり軸受13aには、一定の厚
みで無潤滑材料が固着されている。無潤滑材料
は、たとえば高分子軸受材料または焼結軸受材料
のように摺動性および耐摩耗性に良好なものが選
ばれている。なお、12はオイルシールである。 The crankshaft 4 is provided with a pair of body parts 9a, 9b spaced apart in the axial direction (vertical direction in FIG. 2), each body part 9a, 9b having a larger diameter than the crankshaft 4, Moreover, they are each eccentric with respect to the crankshaft 4. Expansion valve system piston drive device 51
is provided corresponding to the body portion 9b on the reducer 5 side,
Further, the Stirling cycle refrigerator system piston drive device 2 is provided corresponding to the body portion 9a on the side of the displacer drive device 3. Each piston drive device 2, 51 has a similar configuration, and corresponding parts are given the same reference numerals and will be described below.
That is, an outer ring 11 is rotatably fitted into the body parts 9a, 9b via a low vapor pressure, grease-sealed roller bearing 10. First and second compression pistons 17a, 17 are provided on the outer peripheral surface of the outer ring 11.
A sliding bearing 13a of the connecting rod 13 connected to b is in sliding contact. A non-lubricated material is fixed to the sliding bearing 13a with a constant thickness. The non-lubricated material is selected to have good sliding properties and wear resistance, such as a polymer bearing material or a sintered bearing material. Note that 12 is an oil seal.
連接棒13は、外輪11の径方向に放射状に4
個配置されている。各連接棒13の下端フランジ
部13bには、無潤滑材料から成る一対の案内リ
ング14a,14bが嵌め込まれている。案内リ
ング14a,14bにより、各連接棒13のすべ
り軸受13aと外輪11との上記接触状態が維持
されるとともに、連接棒13の矢印Aで示す方向
への摺動が阻止される。また、案内リング14
a,14bにより、外輪11とすべり軸受13a
とのすべり摩擦熱がクランクケース7に伝えら
れ、すべり軸受13a付近の低温が保たれる。 The connecting rod 13 extends radially in the radial direction of the outer ring 11.
are arranged. A pair of guide rings 14a and 14b made of a lubricant-free material are fitted into the lower end flange portion 13b of each connecting rod 13. The guide rings 14a, 14b maintain the contact state between the sliding bearing 13a of each connecting rod 13 and the outer ring 11, and prevent the connecting rod 13 from sliding in the direction indicated by arrow A. In addition, the guide ring 14
a, 14b, the outer ring 11 and the sliding bearing 13a
The sliding friction heat is transmitted to the crankcase 7, and the low temperature near the sliding bearing 13a is maintained.
胴部9a側の連接棒13は、球面軸受19aを
介して第1圧縮ピストン17aに連結され、胴部
9b側の連接棒13は、球面軸受19bを介して
第2圧縮ピストン17bに連結されている。第1
圧縮ピストン17aは、第3図に示されるよう
に、クランクケース7に周方向に等間隔をあけて
放射状に突設された第1シリンダ18a内に個別
に収容されており、また第2図の第2圧縮ピスト
ンは、上記第1シリンダ18aに対応してクラン
クケース7に放射状に突設された第2シリンダ1
8b内に個別に収容されている。第2シリンダ1
8bには、比較的小径な第3シリンダ18cが第
2シリンダ18bと同軸方向に連設されており、
第3シリンダ18c内の第3圧縮ピストン17c
は、ピストン棒15を介して上記第2圧縮ピスト
ン17bに連設されている。第2シリンダ18b
内の圧縮室20bは、ピストン棒15が摺動自在
に貫通した遮蔽部85およびシールリング54に
よつて、隣接する第3シリンダ18c内部の背面
室21cと気密に遮蔽されている。 The connecting rod 13 on the body 9a side is connected to a first compression piston 17a via a spherical bearing 19a, and the connecting rod 13 on the body 9b side is connected to a second compression piston 17b via a spherical bearing 19b. There is. 1st
As shown in FIG. 3, the compression pistons 17a are individually accommodated in first cylinders 18a that protrude radially from the crankcase 7 at equal intervals in the circumferential direction, and as shown in FIG. The second compression piston includes a second cylinder 1 radially protruding from the crankcase 7 corresponding to the first cylinder 18a.
8b. 2nd cylinder 1
8b, a third cylinder 18c having a relatively small diameter is connected coaxially with the second cylinder 18b,
Third compression piston 17c in third cylinder 18c
is connected to the second compression piston 17b via the piston rod 15. Second cylinder 18b
The compression chamber 20b therein is airtightly shielded from the rear chamber 21c inside the adjacent third cylinder 18c by a shielding portion 85 through which the piston rod 15 slidably passes and a seal ring 54.
なお、上記球面軸受19a,19bは、高分子
系または焼結合金系の無潤滑材料から成り、第1
〜第3圧縮ピストン17a,〜17cのピストン
リング22およびライダリング23は、合成樹脂
系の無潤滑材料から成る。また、各圧縮ピストン
17a,17bには、上記案内リング14a,1
4bおよびすべり軸受13aの摩耗による粉塵が
圧縮室20a,20b内に侵入しないように、防
塵機能を有するスクレーパリング24が装着され
ている。 The spherical bearings 19a and 19b are made of a polymer-based or sintered metal-based non-lubricated material, and the first
The piston ring 22 and rider ring 23 of the ~3rd compression pistons 17a, ~17c are made of a synthetic resin-based non-lubricated material. Further, each compression piston 17a, 17b has the guide ring 14a, 1
A scraper ring 24 having a dustproof function is attached to prevent dust from entering the compression chambers 20a, 20b due to wear of the slide bearings 13a and 4b.
第1〜第3シリンダ18a〜18cの化圧縮室
20a〜20c、およびクランクケース7内の各
背面室21a,21bには、冷媒としてのHeガ
スが所定圧力でそれぞれ充填されている。各圧縮
室20a〜20cには、運転中常に圧縮ピストン
17a〜17c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ところ
の圧縮荷重が働き、上記連接棒13と外輪11と
は、その圧縮荷重をもつて接触している。なお、
25a,25bは、シリンダ18a,18bの冷
却水通路であり、この冷却水に、Heガスの圧縮
熱、各リング22,23の摺動摩擦熱、球面軸受
19a,19bの摺動摩擦熱がそれぞれ吸収され
る。 The compression chambers 20a to 20c of the first to third cylinders 18a to 18c and the back chambers 21a and 21b in the crankcase 7 are each filled with He gas as a refrigerant at a predetermined pressure. During operation, a compression load that overcomes the inertial force of the compression pistons 17a to 17c and the frictional force of the piston ring 22 and rider ring 23 acts on each compression chamber 20a to 20c, and the connecting rod 13 and outer ring 11 They are in contact with that compressive load. In addition,
25a and 25b are cooling water passages for the cylinders 18a and 18b, and the cooling water absorbs the compression heat of the He gas, the sliding friction heat of the rings 22 and 23, and the sliding friction heat of the spherical bearings 19a and 19b, respectively. Ru.
第2シリンダ18bには、圧縮室20bに臨む
第1吸入口55および第1吐出口56が穿設され
ており、また、第3シリンダ18cには、圧縮室
20cに臨む第2吸引口57および第2吐出口5
8が穿設されている。第1吐出口56と第2吸引
口57とは、連通管(図示せず)を介して連通し
ている。なお、80,81は吸入弁であり、8
2,83は吐出弁である。 The second cylinder 18b has a first suction port 55 and a first discharge port 56 facing the compression chamber 20b, and the third cylinder 18c has a second suction port 57 and a first discharge port 56 facing the compression chamber 20c. Second discharge port 5
8 is drilled. The first discharge port 56 and the second suction port 57 communicate with each other via a communication pipe (not shown). In addition, 80 and 81 are suction valves, and 8
2 and 83 are discharge valves.
第2吐出口58は、第1図に示されるように、
膨張弁系の往路59を介して凝縮部61の流入口
62に連通しており、第1吸引口55は、膨張弁
系の復路60を介して凝縮部61の流出口63に
連通している。往路59および復路60は、第1
〜第3向流型熱交換器64〜66内にそれぞれ導
かれており、さらに、往路59の途中には、後述
するデイスプレーサ41のコールドヘツド47
a,47bに導かれた冷却管67,68と膨張弁
であるジユールトムソン弁69とが介在されてい
る。熱交換器64〜66および冷却管67,68
は、上記第2圧縮ピストン17b(第2図)で圧
縮された約300〓のHeガスを順次的に冷却し、約
15〓に低温化して、膨張弁69に供給する役割を
果たす。また、膨張弁69は、上記予備冷却され
たHeガスを、等エンタルピー膨張により4〓レ
ベルまで極低温化して、凝縮部61に供給する役
割を果たす。また、凝縮部61は、膨張弁69の
極低温化により凝縮された液体He52を貯留す
るとともに、超電導コイル72からの熱負荷によ
り気化したHeガスを膨張弁系の復路60に導く
役割を果たす。被冷却体としての超電導コイル7
2は、液体He52の冷凍出力を輸送するパイプ
71の途中に介在されている。 The second discharge port 58, as shown in FIG.
The first suction port 55 communicates with the inflow port 62 of the condensing section 61 via the outward path 59 of the expansion valve system, and the first suction port 55 communicates with the outflow port 63 of the condensing section 61 via the return path 60 of the expansion valve system. . The outbound route 59 and the return route 60 are the first
~3rd countercurrent heat exchangers 64 to 66, respectively, and furthermore, in the middle of the outward path 59, a cold head 47 of the displacer 41, which will be described later, is connected.
Cooling pipes 67 and 68 guided to the pipes a and 47b and a Joel-Thompson valve 69 which is an expansion valve are interposed. Heat exchangers 64-66 and cooling pipes 67, 68
In this step, approximately 300㎓ of He gas compressed by the second compression piston 17b (Fig. 2) is sequentially cooled down to approximately
It plays the role of lowering the temperature to 15㎜ and supplying it to the expansion valve 69. Further, the expansion valve 69 plays the role of extremely lowering the temperature of the pre-cooled He gas to a level of 4㎜ by isenthalpic expansion and supplying it to the condensing section 61 . Further, the condensing section 61 plays the role of storing the liquid He 52 condensed by the cryogenic temperature reduction of the expansion valve 69 and guiding the He gas vaporized by the thermal load from the superconducting coil 72 to the return path 60 of the expansion valve system. Superconducting coil 7 as a cooled object
2 is interposed in the middle of a pipe 71 that transports the refrigeration output of liquid He 52.
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2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、両者の回転運動を同一にするためのキー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49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 31 is provided between the crankshaft 4 and the cam member 30 to make the rotational movements of the two the same.
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 by nuts 49. 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46
bのすべてに連通する環状の第2コールドヘツド
47bが設けられている。第1および第2膨張室
46a,46bは、第1および第2蓄冷器38
a,38bを介して上記ロツド34側の背面室4
2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
An airtight first expansion chamber 46a is provided at the connection portion between 1a and the second displacer 41b.
In the vicinity of this first expansion chamber 46a, an annular first cold head 47a that communicates with all of the first expansion chambers 46a of the displacer cylinder 40 is provided. In addition, the second displacer 41b
An airtight second expansion chamber 46b is provided at the tip of the displacer cylinder 40.
A second annular cold head 47b is provided which communicates with all of the cold heads 47b. The first and second expansion chambers 46a, 46b are connected to the first and second regenerators 38.
a, 38b to the rear chamber 4 on the rod 34 side.
It is connected to 2.
つぎに、膨張弁系ピストン駆動装置51と冷媒
液化装置50の動作について説明する。 Next, the operations of the expansion valve system piston drive device 51 and the refrigerant liquefaction device 50 will be explained.
まず、第2図の駆動機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の偏心した一方の
胴部9bの回転運動は、ころ軸受10および外輪
11を介して連接棒13の往復運動に変換され
る。胴部9bの偏心により、第2および第3圧縮
ピストン17b,17cは、第2および第3シリ
ンダ18b,18c内をそれぞれ往復運動する。
このとき、まず、膨張弁系の復路60(第1図)
内の1〜2atmのHeガスが、第1吸入弁80によ
り第2圧縮室20b内に吸入され、第2圧縮ピス
トン17bで所定の中間圧力まで昇圧されて、第
1吐出弁82により第1吐出口56から吐出され
る。吐出されたHeガスは、図示しない連通管を
介して第2吸入弁81により第3圧縮室20c内
に吸入され、第3圧縮ピストン17cで吐出圧力
20atmまで昇圧されて、第2吐出弁83により第
2吐出口58から第1図の膨張弁系の往路59内
に吐出される。往路59内に吐出された高温、高
圧のHeガスは、第1〜第3熱交換器64〜66
で段階的に低温化されるとともに、冷却管67,
68でデイスプレーサ41のコールドヘツド47
a,47bの冷凍出力を得て、最終的には、15〓
Kに低温化される。このように予備冷却された
Heガスは、膨張弁69で等エンタルピー膨張に
より4〓レベルにまで極低温化され、凝縮部61
内に導かれて超電導コイル72のための冷凍出力
を生じる。超電動コイル72の熱負荷により気化
したHeガスは、凝縮部61内の液体He52と分
離されて膨張弁系の復路60に導かれ、上記第1
〜第3熱交換器64〜66で往路59側のHeガ
スから熱を奪い、自らは高温ガスとなつて、第2
の第1吸入弁80により第2圧縮室20b内に吸
入されて、上記一連の圧縮、予備冷却および極低
温工程を繰り返す。 First, when the drive device 6 shown in FIG. 2 is operated, the crankshaft 4 is reduced to a constant rotational speed by the reduction gear 5 and driven to rotate. The rotational motion of one eccentric body portion 9b of the crankshaft 4 is converted into a reciprocating motion of the connecting rod 13 via the roller bearing 10 and the outer ring 11. Due to the eccentricity of the body portion 9b, the second and third compression pistons 17b and 17c reciprocate within the second and third cylinders 18b and 18c, respectively.
At this time, first, the return path 60 of the expansion valve system (Fig. 1)
He gas of 1 to 2 atm is sucked into the second compression chamber 20b by the first suction valve 80, raised to a predetermined intermediate pressure by the second compression piston 17b, and then released to the first discharge by the first discharge valve 82. It is discharged from the outlet 56. The discharged He gas is sucked into the third compression chamber 20c by the second suction valve 81 via a communication pipe (not shown), and the discharge pressure is increased by the third compression piston 17c.
The pressure is increased to 20 atm, and the second discharge valve 83 discharges from the second discharge port 58 into the outgoing path 59 of the expansion valve system shown in FIG. The high temperature, high pressure He gas discharged into the outgoing path 59 is transferred to the first to third heat exchangers 64 to 66.
The temperature is lowered step by step in the cooling pipes 67,
At 68, the cold head 47 of the displacer 41
A, 47b refrigeration output is obtained, and finally, 15〓
The temperature is lowered to K. Pre-cooled like this
The He gas is cryogenically cooled to a level of 4〓 by isenthalpic expansion in the expansion valve 69, and then
is directed into the superconducting coil 72 to produce refrigeration power for the superconducting coil 72. The He gas vaporized by the heat load of the superelectric coil 72 is separated from the liquid He 52 in the condensing section 61 and guided to the return path 60 of the expansion valve system, and then
~ The third heat exchangers 64 to 66 remove heat from the He gas on the outgoing path 59 side, and turn it into high-temperature gas,
is sucked into the second compression chamber 20b by the first suction valve 80, and the above-described series of compression, preliminary cooling, and cryogenic steps are repeated.
つぎに、スターリングサイクル系ピストン駆動
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 Stirling cycle piston drive device 2 and the displacer drive device 3 will be explained.
第2図のクランク軸4の偏心した胴部9aの回
転運動もまた、ころ軸受10および外輪11を介
して連接棒13の往復運動に変換される。胴部9
aの偏心により4個の第1圧縮ピストン17a
は、90度の位相差で第1シリンダ18a内をそれ
ぞれ往復運動する。 The rotational movement of the eccentric body 9a of the crankshaft 4 in FIG. 2 is also converted into a reciprocating movement of the connecting rod 13 via the roller bearing 10 and the outer ring 11. Torso 9
Due to the eccentricity of a, the four first compression pistons 17a
reciprocate within the first cylinder 18a with a phase difference of 90 degrees.
一方、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。 On the other hand, the rotational torque of the crankshaft 4 is transmitted to the cam member 30 and converted into 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.
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、第1圧縮ピストン17aが圧縮ピストン用
シリンダ18aの下端に位置した状態から、第1
圧縮ピストン17aが上昇すると、第1圧縮室2
0a内のHe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に吸収されるもので、理想的には、等温
圧縮工程となる。 First, in the isothermal compression process, from a state in which the displacer 41 is located at the upper end of the displacer cylinder 40 and the first compression piston 17a is located at the lower end of the compression piston cylinder 18a, the first
When the compression piston 17a rises, the first compression chamber 2
The He gas in Oa is compressed and flows into the back chamber 42 through the 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. Ideally, this 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He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He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、He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 He gas in the back chamber 42 passes through the first regenerator 38a and flows into the first expansion chamber 46a, and some He gas also flows into the second regenerator 38a.
8b and flows into the second expansion chamber 46b.
At this time, He gas is transferred 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、第1圧縮ピス
トン17aが下降すると、第1および第2膨張室
46a,46b内のHe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
47a,47bから熱を奪い、Heガスは結果的
には温度一定の等温膨張を行なう。He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 first compression piston 17a descends, the He gas in the first and second expansion chambers 46a, 46b is expanded and cooled. At this time, heat is removed from the first and second cold heads 47a and 47b, and the He gas eventually undergoes isothermal expansion at a constant temperature. The amount of heat taken by the He 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He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
第1圧縮室20a内に流入する。このとき、He
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 He 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 first compression chamber 20a through the heat exchanger 44. At this time, He
The gas itself becomes high in temperature while cooling each of the regenerator materials in the first and second regenerators 38a and 38b, and its pressure also increases. 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、スターリングサイクル系圧
縮機と膨張弁系圧縮機とを、偏平な一対のラジア
ル型ピストン駆動装置2,51により構成したの
で、クランク軸4の軸方向に占める各圧縮機の空
間占有領域を狭めることができる。これによつ
て、冷凍機全体を小型化することができる。ま
た、各ピストン駆動装置2,51をクランク軸4
と同軸方向に直結したので、単一の駆動機6で各
ピストン駆動装置2,51を駆動することができ
る。さらに、クランク軸4をデイスプレーサ駆動
装置3に直結するスターリンサイクルシステムを
採用したので、構造が簡略化するとともに小型化
する。したがつて、この考案に係る膨張弁付き冷
凍機100を容易にコールドボツクス75内に収
容することができる。このため、従来のような別
置きタイプの圧縮機とコールドボツクスとの配管
が不必要となるので、構造が複雑とならず、冷凍
機全体のコンパクト化が達成される。 In the above configuration, since the Stirling cycle compressor and the expansion valve compressor are configured by a pair of flat radial piston drive devices 2 and 51, the space occupied by each compressor in the axial direction of the crankshaft 4 can be narrowed down. This allows the entire refrigerator to be downsized. In addition, each piston drive device 2, 51 is connected to the crankshaft 4.
Since the piston drive devices 2 and 51 are directly connected in the coaxial direction, each piston drive device 2, 51 can be driven by a single drive device 6. Furthermore, since a Stalin cycle system is adopted in which the crankshaft 4 is directly connected to the displacer drive device 3, the structure is simplified and downsized. Therefore, the refrigerator 100 with an expansion valve according to this invention can be easily accommodated in the cold box 75. This eliminates the need for piping between the conventional separately installed compressor and the cold box, so the structure is not complicated and the refrigerator as a whole can be made more compact.
また、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第1圧縮ピストン17a
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 addition, a Stirling cycle refrigerator is manufactured by combining a radial type piston drive device 2 and a displacer drive device 3 having a plurality of displacers 41 arranged concentrically with the crankshaft 4 of the piston drive device 2. 1, the first compression piston 17a is used to improve the refrigerating capacity.
Even if the number of displacers 41 is increased, the overall size of the refrigerator can be avoided.
また、偏心クランク機構により駆動される第1
および第2圧縮ピストン17a,17bを放射状
に配置したので、圧縮ピストン用シリンダ18
a,18b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, the first
Since the second compression pistons 17a and 17b are arranged radially, the compression piston cylinder 18
Most of the gas pressure loads in a and 18b are canceled out, and the compressive load on the bearing portion that supports the crankshaft 4 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、第1
および第2圧縮ピストン17a,17b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18a,18b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2図の上下方向)の寸法は増大しない。 Also, since the gas pressure load is canceled out, the first
Also, the diameter of the second compression pistons 17a, 17b can be increased, thereby increasing the output. Moreover, since the compression piston cylinders 18a and 18b are provided radially,
Even if the cylinder diameter is increased, the size of the entire refrigerator in the axial direction (vertical direction in FIG. 2) does not increase.
また、この実施例では、膨張弁系ピストン駆動
装置51を、第2および第2圧縮ピストン17
b,17cで構成し、膨張弁系内のHeガスを2
段階で圧縮するようにしたので、Heガスの圧縮
比を高めることができる。これによつて、吸入圧
力がたとえば1〜2atmと低くても、20atmの吐
出圧力を得ることができ、膨張弁系における凝縮
効率を高めることができる。 Further, in this embodiment, the expansion valve system piston drive device 51 is connected to the second and second compression pistons 17.
b, 17c, He gas in the expansion valve system is
By compressing in stages, the compression ratio of He gas can be increased. As a result, even if the suction pressure is as low as, for example, 1 to 2 atm, a discharge pressure of 20 atm can be obtained, and the condensation efficiency in the expansion valve system can be increased.
また、系内を以下に述べる方法でオイルフリー
の状態としたので、無給油による長寿命化および
構造の簡略化が図られるとともに、クランクケー
ス7の背面室21a,21b内の冷媒ガスが仮り
に圧縮室20a,20b内に侵入しても、内部の
汚染が防がれる。これによつて、蓄冷材の汚染防
止、伝熱性の向上および圧力損失の低下が達成さ
れ、冷凍機1の性能および信頼性が向上する。す
なわち、クランク軸4の偏心した胴部9a,9b
はかなり速い周速をもつが、胴部9a,9bの外
周面に摩擦係数の小さいグリース密封型のころ軸
受10を設けたので、この部分の摩擦仕事を大幅
に低減することができる。さらに、ころ軸受10
により外輪11は、ほとんど自転運動をしなくな
るので、外輪11の外周面に対する連接棒13の
すべり軸受13aの相対運動を小さくすることが
できる。このため、すべり軸受13aを無潤滑材
料とすることができる。 In addition, since the inside of the system is made oil-free by the method described below, the service life is extended without oil supply and the structure is simplified. Even if it enters the compression chambers 20a, 20b, contamination inside is prevented. This achieves prevention of contamination of the regenerator material, improvement of heat conductivity, and reduction of pressure loss, thereby improving the performance and reliability of the refrigerator 1. That is, the eccentric body portions 9a, 9b of the crankshaft 4
has a fairly high circumferential speed, but since grease-sealed roller bearings 10 with a small coefficient of friction are provided on the outer peripheral surfaces of the bodies 9a and 9b, the frictional work in these parts can be significantly reduced. Furthermore, roller bearing 10
As a result, the outer ring 11 hardly rotates, so that the relative movement of the sliding bearing 13a of the connecting rod 13 with respect to the outer peripheral surface of the outer ring 11 can be reduced. Therefore, the sliding bearing 13a can be made of a non-lubricated material.
さらにまた、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, since the cam member 30 is used as a method of driving the displacer 41, the cam member 30
By appropriately changing the shape of the cam groove 32 within a range that does not impede the reciprocating motion of the drive body 33 and the rod 34, it is possible to easily achieve the most thermodynamically preferable 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31で連結するようにしたので、
第1圧縮ピストン17a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 the key 31 provided between the crankshaft 4 and the cam member 30,
The phase difference between each reciprocating motion of the first compression piston 17a 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.
上記実施例では、無潤滑方式を採用したけれど
も、軸受部に潤滑油を供給して、油による冷媒の
汚れを防ぐオイルシール機構を用いるようにして
もよい。 In the above embodiment, a non-lubricating system is adopted, but an oil seal mechanism may be used that supplies lubricating oil to the bearing and prevents the refrigerant from being contaminated by oil.
また、デイスプレーサ駆動装置3の円筒状のカ
ム部材30に代えて、回転斜板を用いる構成とし
てもよい。 Further, instead of the cylindrical cam member 30 of the displacer drive device 3, a rotating swash plate may be used.
(発明の効果)
以上説明したように、この発明によれば、ラジ
アル型の膨張弁系およびスターリングサイクル冷
凍機系ピストン駆動装置をクランク軸の同軸方向
に連結し、単一の駆動機で各ピストン駆動装置を
駆動するようにしたので、構造が簡略化するとと
もに小型化する。したがつて、膨張弁系およびス
ターリングサイクル冷凍機系のすべての冷凍機器
をコールドボツクスに容易に収容することがで
き、コンパクトで構造の簡単な冷凍機を実現する
ことができる。(Effects of the Invention) As explained above, according to the present invention, a radial expansion valve system and a Stirling cycle refrigerator system piston drive device are connected coaxially to the crankshaft, and each piston is driven by a single drive machine. Since the drive device is used, the structure is simplified and the size is reduced. Therefore, all the refrigeration equipment including the expansion valve system and the Stirling cycle refrigerator system can be easily accommodated in the cold box, and a compact refrigerator with a simple structure can be realized.
また、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。 In addition, since the refrigerator was constructed by combining 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, the refrigerating capacity was Even if the number of compression pistons and displacers is increased to improve the efficiency, 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 offset. 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.
第1図はこの発明に係る膨張弁付き蓄冷式冷凍
機の系統図、第2図は、膨張弁付き蓄冷式冷凍機
の要部断面図、第3図は第2図の−線に沿つ
た断面図、第4図は従来の冷凍機の系統図であ
る。
1……スターリングサイクル冷凍機、2……ラ
ジア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、9a,9b……胴部、11……外輪、13…
…連接棒、17a,17b……圧縮ピストン、3
0……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、42……背面室、
44,64〜66……熱交換器、46a,46b
……膨張室、47a,47b……コールドヘツ
ド、55……吸入口、58……吐出口、61……
凝縮部、69……膨張弁、100……膨張弁付き
冷凍機。
Fig. 1 is a system diagram of a regenerator refrigerator with an expansion valve according to the present invention, Fig. 2 is a sectional view of main parts of the regenerator refrigerator with an expansion valve, and Fig. 3 is a diagram taken along the - line in Fig. 2. The sectional view, FIG. 4, is a system diagram of a conventional refrigerator. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Stirling cycle refrigerator, 2... Radial piston drive device, 3... Displacer drive device, 4... Crankshaft, 6... Drive machine, 9a, 9b... Body, 11... Outer ring , 13...
...Connecting rod, 17a, 17b...Compression piston, 3
0... Cam member, 32... Cam groove, 33... Drive body, 34... Rod, 38a, 38b... Regenerator, 41... Displacer, 42... Back chamber,
44, 64-66... Heat exchanger, 46a, 46b
...Expansion chamber, 47a, 47b...Cold head, 55...Suction port, 58...Discharge port, 61...
Condensing section, 69...expansion valve, 100...refrigerator with expansion valve.
Claims (1)
をデイスプレーサ内の蓄冷器を通して膨張室で低
温化させるとともに、第2の圧縮ピストンで圧縮
された第2の冷媒を上記第1の冷媒で予備冷却し
た後に膨張弁に通して、等エンタルピー膨張によ
り極低温化させる膨張弁付き蓄冷式冷凍機におい
て、 駆動機で回転駆動されるクランク軸に、同軸方
向に間隔をあけて一対の偏心した胴部を設け、一
方の胴部に対応して複数の第1圧縮ピストンを放
射状に配置するとともに、他方の胴部に対応して
複数の第2圧縮ピストンを放射状に配置し、各胴
部に各圧縮ピストンの連接棒を連結して成る一対
の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、上記第1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、 第2の圧縮ピストン側の圧縮室の吐出口に、熱
交換器およびデイスプレーサのコールドヘツドを
介して連通した膨張弁と、流入側が膨張弁に連通
し、流出側が熱交換器を介して上記圧縮室の吸引
口に連通した凝縮部とを含む冷媒液化装置とを備
えたことを特徴とする膨張弁付き蓄冷式冷凍機。[Claims] 1. A first refrigerant compressed by a first compression piston is cooled in an expansion chamber through a regenerator in a displacer, and a second refrigerant compressed by a second compression piston is cooled. In a regenerator refrigerator with an expansion valve, which pre-cools the refrigerant with the first refrigerant and then passes it through an expansion valve to bring it to a cryogenic temperature through isenthalpic expansion, the crankshaft, which is rotationally driven by a drive machine, is provided with an interval in the coaxial direction. A pair of eccentric body parts are provided, a plurality of first compression pistons are arranged radially in correspondence with one body part, and a plurality of second compression pistons are arranged radially in correspondence with the other body part. A pair of radial piston drive devices each having a connecting rod of each compression piston connected to each body, and a plurality of displacers are disposed concentrically with the crankshaft, and one end of the crankshaft is arranged with a plurality of displacers. A cam groove that is displaceable in the axial direction of the crankshaft is provided on the outer periphery of the cam member fixed to the cam member, and a rod that reciprocates the displacer in the axial direction of the crankshaft is inserted into the drive body inserted into this cam groove. a displacer drive device connected to the first compression piston and configured to set the shape of the cam member so that the phase of the corresponding displacer advances approximately 90 degrees with respect to the first compression piston; An expansion valve communicates with the discharge port of the compression chamber via a heat exchanger and a cold head of the displacer, an inflow side communicates with the expansion valve, and an outflow side communicates with the suction port of the compression chamber via the heat exchanger. 1. A regenerative refrigerator with an expansion valve, comprising: a refrigerant liquefaction device including a condensing section and a refrigerant liquefaction device.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8483986A JPS62242773A (en) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | Cold accumulation type refrigerator with expansion valve |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8483986A JPS62242773A (en) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | Cold accumulation type refrigerator with expansion valve |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62242773A JPS62242773A (en) | 1987-10-23 |
| JPH0424621B2 true JPH0424621B2 (en) | 1992-04-27 |
Family
ID=13841960
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8483986A Granted JPS62242773A (en) | 1986-04-11 | 1986-04-11 | Cold accumulation type refrigerator with expansion valve |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62242773A (en) |
-
1986
- 1986-04-11 JP JP8483986A patent/JPS62242773A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62242773A (en) | 1987-10-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2659684B2 (en) | Regenerator refrigerator | |
| US4333755A (en) | Cryogenic apparatus | |
| US3650118A (en) | Temperature-staged cryogenic apparatus | |
| US7594406B2 (en) | Regenerator and cryogenics pump | |
| JPS629827B2 (en) | ||
| JP2001272126A (en) | Pulse tube refrigerator and superconducting magnet device using pulse tube refrigerator | |
| US4281517A (en) | Single stage twin piston cryogenic refrigerator | |
| GB2161257A (en) | Multi-stage cryogenic refrigerators | |
| JPH0424621B2 (en) | ||
| CA1223447A (en) | Cryogenic refrigerator | |
| JPH0452468A (en) | Cryogenic refrigerator | |
| CA1219752A (en) | Cryogenic refrigerator | |
| JP2872341B2 (en) | Compressor sealing device for cryogenic formation | |
| Xu et al. | Gifford–McMahon Cryocoolers | |
| JPH0416121Y2 (en) | ||
| JPH11287525A (en) | Swash plate type stirling refrigerator | |
| JPH10332215A (en) | Cool storage refrigerator | |
| JP3284484B2 (en) | Refrigeration liquefaction method and apparatus by regenerative refrigerator | |
| JPH05118685A (en) | Pulse tube type stirling refrigerator | |
| JPH0674584A (en) | Cryogenic refrigerator and its operating method | |
| Walker | Claude and Joule-Brayton Systems | |
| JPH0416122Y2 (en) | ||
| Sant et al. | Effect of working fluid on Performance of Alpha Stirling cryocooler driven by a novel compact mechanism | |
| JPH0343546B2 (en) | ||
| JPH0678857B2 (en) | Cryogenic refrigerator |