JPH055405Y2

JPH055405Y2 -

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Publication number: JPH055405Y2
Application number: JP14530187U
Authority: JP
Priority date: 1987-09-25
Filing date: 1987-09-25
Publication date: 1993-02-12
Anticipated expiration: 2002-09-25
Also published as: JPS6451166U

Description

【考案の詳細な説明】（産業上の利用分野）本考案は小型スターリング冷却器用ガス圧縮機
に関するものである。

（従来技術）第４図と第５図に代表的なスターリング冷却器
の一体形冷却器と分離形冷却器を示す。冷却器の
基本構成は圧縮部ａと膨張部ｂから成り、低温を
発生する部分は膨張部（コールドヘツド）ｂの先
端で、ここに冷却の対称となる赤外線検出素子ｃ
などをセツトする。そして、冷却器は第６図の
PV線図のように等温圧縮→等容冷却→等温膨張
→等容加熱のサイクルで作動し、冷却は等温膨張
の過程で外部から吸熱して物体を冷却する。

また、第５図分離形冷却器では圧縮機の振動に
よる検出素子などへの悪影響を低減させるため、
フレキシブルチユーブｄを用いて圧縮部ａと膨張
部ｂを分離させている。

さて、スターリング冷却器用の圧縮機として第
８図のような可動コイル形の圧縮機が考えられて
いる。

このリニア駆動式の構成は、永久磁石ｅによる
磁気回路ｆ（外磁シヨートコイル形という）と可
動コイルｇからなつている。そして、圧縮ピスト
ンｈは可動コイルｇと一体に結合されて往復動す
る。また、バネｉは可動コイルｇの位置を中立点
（コイルに電流が流れない状態）に保持させるた
めに作用するもので、このバネｇがないと効率良
く作動しない。そして、往復動する可動コイルｇ
へは２本のフレキシブルなリード線ｊにより電流
を供給しているが（第９図）、この電流リード線
ｊの設計条件としては高周波数（50Hz）の作動で
かつ、ストロークが10mm程度であり、この曲げ疲
労による断線に対する耐久性を確保することが重
要である。このため、リード線ｊとして第１０図
のようにグラスフアイバーｋを芯として、その外
周に銅の網線ｌをかぶせ、さらに電気的な絶縁を
保つため、テフロンチユーブｍで被覆したものを
使用して耐久性を確保している。しかし、この構
造の電流リード線ｊでは曲げによる疲労で断線す
る恐れがあり、冷却器としての信頼性に欠けると
いう問題がある。

（考案の解決しようとする問題点と目的）最近のリモートセンシング技術として赤外線検
出が注目され、この応用として人工衛生等による
資源探査や、工業装置の温度管理などに応用され
ている。この場合、その検出方式は赤外線素子を
−196℃程度に冷却する必要があり、この冷却用
として小形のスターリング冷却器が用いられてい
る。この冷却器の要件としては、高信頼性のシス
テムを実現させることである。そして、この信頼
性を向上させる上での問題点は、可動部分の破損
や摺動部分の摩耗、ガスシール部分の気密性の低
下などである。このため、冷却器の構造は極力可
動部分を省略した設計方法が望ましく、可動機構
部分の耐久寿命を向上させるための工夫が重要と
なる。本考案は、この可動機構部分の耐久寿命を
向上させる対策の１つとして、リニア駆動式の圧
縮機の電磁駆動部の給電系を改良しようとするも
のである。

（考案による解決手段）電磁駆動によるリニア駆動式ガス圧縮装置にお
いて、ピストン駆動用の可動コイルへの供給電流
を前記コイルの駆動制御用金属製ばねを介し通電
するようにした。

（実施例）第１図〜第３図を参照して説明する。１は電磁
駆動部と圧縮部を収納する耐圧構造のケーシング
で、内部に冷却用の冷媒ガス（He）が充填され
ている。３はケーシング１内に設けられたシリン
ダ２内を往復動する圧縮ピストンである。４は圧
縮ピストン３に取付けたピストンシールで、この
材料は無潤滑の摺動材を使用し、これによつてシ
リンダに対し電気的に絶縁している。５は圧縮ピ
ストン３に一体に固着され、ソレノイドコイル６
が埋込まれた可動コイルでプラスチツク樹脂で成
形され円筒状をなしている。

７は鉄心ヨーク材料で成形され、永久磁石８が
埋込まれた磁気回路でケーシング１内に固定され
ている。磁気回路７は中心孔７ａと、その外側に
環状のエヤギヤツプ７ｂを備え、中心孔７ａとエ
ヤギヤツプ７ｂの間がセンターヨーク７ｃとな
り、エヤギヤツプ７ｂの外側が外側ヨーク７ｄと
なつている。中心孔７ａ内には、圧縮ピストン３
と、磁気回路７の底部中心に絶縁材料９を介し取
付けられた端子１０との間にばね１１が装着され
ている。１２は端子１０に接続された配線で、ケ
ーシング１を貫通し、電源１３に接続されてい
る。

１４は可動コイル５の底部とケーシング１間に
装着されたばねで、ケーシング１側は絶縁材料９
で絶縁されている。１５はばね１４のケーシング
側端部に接続された配線で、磁気回路７内を貫通
し、さらにケーシング１の端部をも貫通して電源
１３に接続されている。

前記磁気回路７は同心状の磁気回路であり、前
述したようにセンターヨーク７ｃと外側ヨーク７
ｄおよび永久磁石８から構成され、エヤギヤツプ
７ｂ内を磁束が通過している。そして、可動コイ
ル５はこのエヤギヤツプ７ｂ内で電磁誘導作用に
よりリニアに駆動される（電流の向きによつて吸
引もしくは反発される）。また、この電源１３と
しては商用の交流電源を利用することから、この
作動周波数は電源サイクル数で決まる。電流リー
ド線を兼ねるばね１１およびばね１４は可動コイ
ル５の位置を交流電源（正弦波）の零電圧の時に
中立点（エヤギヤツプ７ｂの中心位置）に強制的
に戻すために設けられているもので、この中立点
を基準にして交流電流の向きにより可動コイルが
左右に移動する（第３図）。

（効果）コイル５を中立位置に戻すための機能をもつた
ばね１１およびばね１４をリード線として兼用す
るように構成したので、ａ耐久性の高い特殊なリード線を設計する必要
がない。

ｂ金属製のばねを利用するため耐久設計が比較
的簡単であり信頼性が向上する。

ｃリード線の取付を考慮しなくて良いので可動
コイルの製作が簡単になる。

ｄばね利用の場合ではリード線に比べて断面積
がとれるので過電流による焼損の断線事故に強
い。

ｅばねの端末形状はオープンエンドを採用し、
固定部分に集中荷重がかからないようにでき
る。また。ばねではねじり応力も分散されるた
め、耐久性を向上させることができる。

ｆ製作コストが低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に係る圧縮機の断面図。第２図
は同じく作用を説明する為の概略概念図。第３図
は可動コイルとばねの関係説明図。第４図は公知
一体型冷却器の断面図。第５図は公知分離型冷却
器の断面図。第６図は冷却器のPV線図。第７図
は鉄心可動型冷却器。第８図は可動コイル型冷却
器。第９図は可動コイルとこれに給電するリード
線を示す。第１０図はリード線の拡大詳細図。図において；１……ケーシング、２……シリン
ダ、３……圧縮ピストン、４……ピストンシー
ル、５……可動コイル、６……ソレノイドコイ
ル、７……磁気回路、８……永久磁石、９……絶
縁材料、１０……端子、１１……ばね、１２……
配線、１３……電源、１４……ばね、１５……配
線。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

電磁駆動によるリニア駆動式ガス圧縮装置にお
いて、ピストン駆動用の可動コイルへの供給電流
を前記可動コイルの駆動制御用金属製ばねを介し
通電させたことを特徴とする小型スターリング冷
却器用ガス圧縮機。