JPH0739893B2 - 冷凍機 - Google Patents
冷凍機Info
- Publication number
- JPH0739893B2 JPH0739893B2 JP26779490A JP26779490A JPH0739893B2 JP H0739893 B2 JPH0739893 B2 JP H0739893B2 JP 26779490 A JP26779490 A JP 26779490A JP 26779490 A JP26779490 A JP 26779490A JP H0739893 B2 JPH0739893 B2 JP H0739893B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- moving
- cylinder
- coils
- piston
- coil
- 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 - Lifetime
Links
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は例えば赤外線検出素子を極低温（例えば77K
前後）は冷却するスターリング冷凍機に関するものであ
る。
前後）は冷却するスターリング冷凍機に関するものであ
る。
［従来の技術］ 第６図に従来のスターリング冷凍機の構成例を示す。ス
ターリング冷凍機は大きく分けて圧縮機（１）とコール
ドフィンガ（２）とこれらを結ぶ連結管（３）より構成
される。圧縮機（１）は第１のシリンダ（4a）及び第２
のシリンダ（4b）と第１のピストン（5a）及び第２のピ
ストン（5b）を備える。第１のピストン（5a）及び第２
のピストン（5b）は，ハウジング（10）内壁から伸びる
それぞれの支持ばね（6a）（6b）の一端に取り付けら
れ，第１のシリンダ（4a）及び第２のシリンダ（4b）内
部を往復運動する構造となっている。
ターリング冷凍機は大きく分けて圧縮機（１）とコール
ドフィンガ（２）とこれらを結ぶ連結管（３）より構成
される。圧縮機（１）は第１のシリンダ（4a）及び第２
のシリンダ（4b）と第１のピストン（5a）及び第２のピ
ストン（5b）を備える。第１のピストン（5a）及び第２
のピストン（5b）は，ハウジング（10）内壁から伸びる
それぞれの支持ばね（6a）（6b）の一端に取り付けら
れ，第１のシリンダ（4a）及び第２のシリンダ（4b）内
部を往復運動する構造となっている。
第１のピストン（5a）及び第２のピストン（5b）には第
１の可動コイル（8a）及び第２の可動コイル（8b）が連
結されている。第１の可動コイル（8a）及び第２の可動
コイル（8b）はそれぞれ非磁性材料からなる軽量の第１
スリーブ（7a）及び第２スリーブ（7b）に導電体（9
a），（9b）を巻き付けて形成されている。可動コイル
（8a），（8b）はハウジング（10）の壁を通して外部に
伸びる第１のリード線（11a），及び第２のリード線（1
1b）と接続しており，これらのリード線（11a）（11b）
はハウジング（10）の外側に第１の電気接点（12a），
及び第２の電気接点（12b）を持つ。ハウジング（10）
内には永久磁石（13a）（13b）及びヨーク（14）が設け
られており，これらは磁気回路（15）を構成している。
１の可動コイル（8a）及び第２の可動コイル（8b）が連
結されている。第１の可動コイル（8a）及び第２の可動
コイル（8b）はそれぞれ非磁性材料からなる軽量の第１
スリーブ（7a）及び第２スリーブ（7b）に導電体（9
a），（9b）を巻き付けて形成されている。可動コイル
（8a），（8b）はハウジング（10）の壁を通して外部に
伸びる第１のリード線（11a），及び第２のリード線（1
1b）と接続しており，これらのリード線（11a）（11b）
はハウジング（10）の外側に第１の電気接点（12a），
及び第２の電気接点（12b）を持つ。ハウジング（10）
内には永久磁石（13a）（13b）及びヨーク（14）が設け
られており，これらは磁気回路（15）を構成している。
可動コイル（8a），（8b）は永久磁石（13a）（13b）及
びヨーク（14）からなる磁気回路（15）に設けられた第
１の間隙（16a），第２の間隙（16b）内でピストン（5
a）（5b）の軸線方向に往復運動できる構造になってい
る。間隙（16a）（16b）内には可動コイル（8a）（8b）
の運動方向を横切る半径方向に永久磁石が存在する。
びヨーク（14）からなる磁気回路（15）に設けられた第
１の間隙（16a），第２の間隙（16b）内でピストン（5
a）（5b）の軸線方向に往復運動できる構造になってい
る。間隙（16a）（16b）内には可動コイル（8a）（8b）
の運動方向を横切る半径方向に永久磁石が存在する。
シリンダ（4a）（4b）及びピストン（5a）（5b）でしき
られた内部空間を圧縮室（17）と呼ぶ。圧縮室（17）に
は例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが封入されてい
る。圧縮室（17）内の作動ガスがシリンダ（4a）とピス
トン（5a）の間隙，及びシリンダ（4b）とピストン（5
b）の隙間を通過しないように，シリンダ（4a）とピス
トン（5a）の隙間，及びシリンダ（4b）とピストン（5
b）の隙間はできるだけ狭く作られている。以上が圧縮
機（１）の構成である。
られた内部空間を圧縮室（17）と呼ぶ。圧縮室（17）に
は例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが封入されてい
る。圧縮室（17）内の作動ガスがシリンダ（4a）とピス
トン（5a）の間隙，及びシリンダ（4b）とピストン（5
b）の隙間を通過しないように，シリンダ（4a）とピス
トン（5a）の隙間，及びシリンダ（4b）とピストン（5
b）の隙間はできるだけ狭く作られている。以上が圧縮
機（１）の構成である。
一方，前記コールドフィンガ（２）は，円筒状の低温シ
リンダ（18）と，共振ばね（19）により係合され低温シ
リンダ（18）内を摺動自在に往復するディスプレーサ
（20）を有している。低温シリンダ（18）内部の空間は
ディスプレーサ（20）によって２分割されており，ディ
スプレーサ（20）より上方の空間を低温室（21），下方
の空間を高温室（22）と呼ぶ。
リンダ（18）と，共振ばね（19）により係合され低温シ
リンダ（18）内を摺動自在に往復するディスプレーサ
（20）を有している。低温シリンダ（18）内部の空間は
ディスプレーサ（20）によって２分割されており，ディ
スプレーサ（20）より上方の空間を低温室（21），下方
の空間を高温室（22）と呼ぶ。
ディスプレーサ（20）内部には再生器（23）とガス通過
孔（24）が設けられ，低温室（21）と高温室（22）は再
生器（23）とガス通過孔（24）を介して連通しており，
再生器（23）内には例えば銅の金網などの畜冷材（25）
が充填されている。低温シリンダ（18）とディスプレー
サ（20）の隙間を作動ガスが通過しないようにディスプ
レーサ（20）と低温シリンダの隙間はできるだけ狭く作
られている。コールドフィンガ（２）の各室には圧縮室
（17）と同様に例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが
封入されている。
孔（24）が設けられ，低温室（21）と高温室（22）は再
生器（23）とガス通過孔（24）を介して連通しており，
再生器（23）内には例えば銅の金網などの畜冷材（25）
が充填されている。低温シリンダ（18）とディスプレー
サ（20）の隙間を作動ガスが通過しないようにディスプ
レーサ（20）と低温シリンダの隙間はできるだけ狭く作
られている。コールドフィンガ（２）の各室には圧縮室
（17）と同様に例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが
封入されている。
前記圧縮機（１）の圧縮室（17）と前記コールドフイン
ガ（２）の高温室（22）は，連結管（３）を介して連通
している。また，圧縮室（17），連結管（３）内部の空
間，低温室（21），高温室（22），再生器（23）及びガ
ス通過孔（24）は互いに連通しており，これらの室全体
を総合して作動室（26）と呼ぶ。
ガ（２）の高温室（22）は，連結管（３）を介して連通
している。また，圧縮室（17），連結管（３）内部の空
間，低温室（21），高温室（22），再生器（23）及びガ
ス通過孔（24）は互いに連通しており，これらの室全体
を総合して作動室（26）と呼ぶ。
上記のように構成された従来の冷凍機の動作について説
明する。
明する。
可動コイル（8a）（8b）に電気接点（12a）（12b）及び
リード線（11a）（11b）を介して交番電流を印加する
と，可動コイル（8a）（8b）には各々隙間（16a）（16
b）中の永久磁界との相互作用により軸方向にローレン
ツ力が働く。その結果，ピストン（5a）（5b）及び可動
コイル（8a）（8b）からなる組立体はピストン（5a）
（5b）の軸方向で左右に移動する。
リード線（11a）（11b）を介して交番電流を印加する
と，可動コイル（8a）（8b）には各々隙間（16a）（16
b）中の永久磁界との相互作用により軸方向にローレン
ツ力が働く。その結果，ピストン（5a）（5b）及び可動
コイル（8a）（8b）からなる組立体はピストン（5a）
（5b）の軸方向で左右に移動する。
今第１の可動コイル（8a）と第２の可動コイル（8b）の
特性を同一にし，第１の間隙（16a）及び第２の間隙（1
6b）内の磁界の強さを等しくした条件で，第１の可動コ
イル（8a），第２の可動コイル（8b）が互いに逆方向に
同振幅で振動するような正弦波電流を印加すると，ピス
トン（5a）（5b）は互いに逆方向にシリンダ（4a）（4
b）の内部を往復運動し，圧縮室（17）から低温室（2
1）に至る作動室（27）のガス圧力に正弦状の波動を与
える。
特性を同一にし，第１の間隙（16a）及び第２の間隙（1
6b）内の磁界の強さを等しくした条件で，第１の可動コ
イル（8a），第２の可動コイル（8b）が互いに逆方向に
同振幅で振動するような正弦波電流を印加すると，ピス
トン（5a）（5b）は互いに逆方向にシリンダ（4a）（4
b）の内部を往復運動し，圧縮室（17）から低温室（2
1）に至る作動室（27）のガス圧力に正弦状の波動を与
える。
この正弦状の圧力波動に伴うディスプレーサ（20）及び
再生器（23）を通過するガスの流量変化により，再生器
（23）を含むディスプレーサ（20）はピストン（5a）
（5b）と同じ周波数かつ異なった位相でコールドフィン
ガ（２）内を軸方向に往復する。
再生器（23）を通過するガスの流量変化により，再生器
（23）を含むディスプレーサ（20）はピストン（5a）
（5b）と同じ周波数かつ異なった位相でコールドフィン
ガ（２）内を軸方向に往復する。
ピストン（5a）（5b）及びディスプレーサ（20）が適当
な位相差を保って運動するとき，作動室（26）に封入さ
れた作動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知
の熱学的サイクルを構成し，主として低温室（21）に冷
熱を発生する。上記「逆スターリングサイクル」とその
冷熱発生の原理については文献「Cryocoolers」（G.Wal
ker,Plenum Press.New York,1983）に詳細に説明されて
いる。以下に，その原理について簡単に説明する。
な位相差を保って運動するとき，作動室（26）に封入さ
れた作動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知
の熱学的サイクルを構成し，主として低温室（21）に冷
熱を発生する。上記「逆スターリングサイクル」とその
冷熱発生の原理については文献「Cryocoolers」（G.Wal
ker,Plenum Press.New York,1983）に詳細に説明されて
いる。以下に，その原理について簡単に説明する。
まずディスプレーサ（20）がコールドフィンガ（２）内
の上部に位置しているときに，ピストン（5a）（5b）が
内側に移動して作動室（26）内の作動ガス全体を圧縮す
る。圧縮室（17）内の作動ガスは連結管（３）を経て，
高温室（22）に流れ込み，この間に圧縮時に発生する圧
縮熱はヨーク（14），ハウジング（10），連結管（３）
などを介して周囲空気に放熱される。次にディスプレー
サ（20）が下方に移動し，それとともに高温室（22）の
作動ガスは再生器（23）とガス通過孔（24）を通って低
温室（21）に移動するこのとき再生器（23）は半サイク
ル前に蓄えた冷熱で作動ガスを予冷する。次にピストン
（5a）（5b）が外側に移動することで作動室（26）内の
作動ガス全体を膨張させる。低温室（21）内においても
作動ガスは膨張し，低温室（21）内に冷熱を発生する。
次にディスプレーサ（20）が上方に移し，それとともに
低温室（21）の作動ガスは再生器（23）とガス通過孔
（24）を通って高温室（22）に移動する。このとき再生
器（23）は作動ガスによって予冷される。その後再びピ
ストン（5a）（5b）が内側に移動して作動ガスの圧縮が
始まり，同様のサイクルが繰返される。ここでの作動ガ
スの圧縮と膨張はそれぞれピストン（5a）（5b）から仕
事をうけとったり，ピストン（5a）（5b）へ仕事を与え
たりしながら行われているので，作動ガスは圧縮時には
熱を出し，膨張時には外部から熱を吸収する。前述のよ
うにディスプレーサ（20）がコールドフィンガ（２）内
の上部に位置しているとき，すなわち低温室（21）の容
積が小さくなっているときに作動ガスの圧縮がおこり逆
にディスプレーサ（20）がコールドフィンガ（２）内の
下部に位置しているとき，すなわち低温室（21）の容積
が大きくなっているときに作動ガスの膨張がおこるの
で，低温室（21）１サイクル全体で見ると膨張が主体で
あり，コールドフィンガ（２）の先端部外部から熱を奪
い，被冷却体を冷却する。
の上部に位置しているときに，ピストン（5a）（5b）が
内側に移動して作動室（26）内の作動ガス全体を圧縮す
る。圧縮室（17）内の作動ガスは連結管（３）を経て，
高温室（22）に流れ込み，この間に圧縮時に発生する圧
縮熱はヨーク（14），ハウジング（10），連結管（３）
などを介して周囲空気に放熱される。次にディスプレー
サ（20）が下方に移動し，それとともに高温室（22）の
作動ガスは再生器（23）とガス通過孔（24）を通って低
温室（21）に移動するこのとき再生器（23）は半サイク
ル前に蓄えた冷熱で作動ガスを予冷する。次にピストン
（5a）（5b）が外側に移動することで作動室（26）内の
作動ガス全体を膨張させる。低温室（21）内においても
作動ガスは膨張し，低温室（21）内に冷熱を発生する。
次にディスプレーサ（20）が上方に移し，それとともに
低温室（21）の作動ガスは再生器（23）とガス通過孔
（24）を通って高温室（22）に移動する。このとき再生
器（23）は作動ガスによって予冷される。その後再びピ
ストン（5a）（5b）が内側に移動して作動ガスの圧縮が
始まり，同様のサイクルが繰返される。ここでの作動ガ
スの圧縮と膨張はそれぞれピストン（5a）（5b）から仕
事をうけとったり，ピストン（5a）（5b）へ仕事を与え
たりしながら行われているので，作動ガスは圧縮時には
熱を出し，膨張時には外部から熱を吸収する。前述のよ
うにディスプレーサ（20）がコールドフィンガ（２）内
の上部に位置しているとき，すなわち低温室（21）の容
積が小さくなっているときに作動ガスの圧縮がおこり逆
にディスプレーサ（20）がコールドフィンガ（２）内の
下部に位置しているとき，すなわち低温室（21）の容積
が大きくなっているときに作動ガスの膨張がおこるの
で，低温室（21）１サイクル全体で見ると膨張が主体で
あり，コールドフィンガ（２）の先端部外部から熱を奪
い，被冷却体を冷却する。
［発明が解決しようとする課題］ 上記のような従来装置には以下に述べるような課題があ
った。ピストン，可動コイルからなる組立体は支持ばね
により位置決めされているため,1自由度のばね質量振動
系を構成することになる第７図は上記の振動系のモデル
図である。図において,mは各々のピストンと可動コイル
からなる組立体の質量,Kは支持ばねのばね定数,f0は振
動系の共振周波数を示している。
った。ピストン，可動コイルからなる組立体は支持ばね
により位置決めされているため,1自由度のばね質量振動
系を構成することになる第７図は上記の振動系のモデル
図である。図において,mは各々のピストンと可動コイル
からなる組立体の質量,Kは支持ばねのばね定数,f0は振
動系の共振周波数を示している。
f0はｍ及びＫにより， と示される。
よって，例えば航空機や車両など外部より振動を受ける
環境に設置された場合，ピストン軸方向のｆ＝f0なる成
分を有する振動が従来装置に与えられた場合，ピストン
と可動コイルからなる組立体に共振し，第７図に示すよ
うに，第１のピストンと第１の可動コイルからなる組立
体，第２のピストンと第２の可動コイルからなる組立体
及び圧縮室内の作動ガスが一体となり，同周期，同位相
で同方向に振動する。この共振では減衰力が小さいの
で，共振倍率が大きく、共幅の大きな振動となる。
環境に設置された場合，ピストン軸方向のｆ＝f0なる成
分を有する振動が従来装置に与えられた場合，ピストン
と可動コイルからなる組立体に共振し，第７図に示すよ
うに，第１のピストンと第１の可動コイルからなる組立
体，第２のピストンと第２の可動コイルからなる組立体
及び圧縮室内の作動ガスが一体となり，同周期，同位相
で同方向に振動する。この共振では減衰力が小さいの
で，共振倍率が大きく、共幅の大きな振動となる。
したがって，外部からピストン軸方向に大きな振動を受
ける場合，ピストンと可動コイルからなる組立体が同周
期，同位相で同方向に大きく振動し，やがてはハウジン
グあるいはヨークと衝突して騒音を発生したり，部品の
欠損を生じるという課題があった。
ける場合，ピストンと可動コイルからなる組立体が同周
期，同位相で同方向に大きく振動し，やがてはハウジン
グあるいはヨークと衝突して騒音を発生したり，部品の
欠損を生じるという課題があった。
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
あり，外部から振動を受けてもピストンと可動コイルか
らなる組立体の共振が大きくならなにようにし，騒音の
発生や部品の欠損を防ぐものである。
あり，外部から振動を受けてもピストンと可動コイルか
らなる組立体の共振が大きくならなにようにし，騒音の
発生や部品の欠損を防ぐものである。
［課題を解決するための手段］ この発明に係る冷凍機は，二個の可動コイルのスリーブ
にそれぞれ減衰用コイルを付加し，二個の可動コイルが
永久磁石が作る磁界の中を同方向に移動するときのみ，
磁界によって減衰用コイル誘起される電圧によって減衰
用コイル内を流れる電流が可動コイルの移動を妨げる方
向にローレンツ力を発生するように，二個の可動コイル
の減衰用コイルを電気的に接続したものである。
にそれぞれ減衰用コイルを付加し，二個の可動コイルが
永久磁石が作る磁界の中を同方向に移動するときのみ，
磁界によって減衰用コイル誘起される電圧によって減衰
用コイル内を流れる電流が可動コイルの移動を妨げる方
向にローレンツ力を発生するように，二個の可動コイル
の減衰用コイルを電気的に接続したものである。
この発明の別の発明は，二個の可動コイルのスリーブを
それぞれ減衰用コイルとして利用するために，スリーブ
を直線または螺旋状のスリットを設けた円柱状の導電体
で作り，二個の可動コイルが永久磁石が作る磁界の中を
同方向に移動するときのみ，磁界によって減衰用コイル
としてのスリーブに誘起される電圧によってスリーブ内
を流れる電流が可動コイルの移動を妨げる方向にローレ
ンツ力を発生するように流れるように，二個の減衰用コ
イルとしてのスリーブを電気的に接続したものである。
それぞれ減衰用コイルとして利用するために，スリーブ
を直線または螺旋状のスリットを設けた円柱状の導電体
で作り，二個の可動コイルが永久磁石が作る磁界の中を
同方向に移動するときのみ，磁界によって減衰用コイル
としてのスリーブに誘起される電圧によってスリーブ内
を流れる電流が可動コイルの移動を妨げる方向にローレ
ンツ力を発生するように流れるように，二個の減衰用コ
イルとしてのスリーブを電気的に接続したものである。
［作用］ この発明においては，二個の可動コイルが永久磁石が作
る磁界の中を同方向に移動するときには磁界によって減
衰用コイルに誘起される電圧によつて減衰用コイル内に
電流が流れ，可動コイルの移動を妨げる方向にローレン
ツ力が減衰用コイルに発生するようになっているので，
外部から大きな振動を受けても，ピストンと可動コイル
からなる組立体が大きく振動することはない。
る磁界の中を同方向に移動するときには磁界によって減
衰用コイルに誘起される電圧によつて減衰用コイル内に
電流が流れ，可動コイルの移動を妨げる方向にローレン
ツ力が減衰用コイルに発生するようになっているので，
外部から大きな振動を受けても，ピストンと可動コイル
からなる組立体が大きく振動することはない。
この発明の別の発明においても同様に，二個の可動コイ
ルが永久磁石が作る磁界の中を同方向に移動するときに
は，磁界によって減衰用コイルとしてのスリーブ内に誘
起される電圧によってスリーブ内に電流が流れ、可動コ
イルの移動を妨げる方向にローレンツ力がスリーブに発
生するようになっているので，外部から大きな振動を受
けてもピストンと可動コイルからなる組立体が大きく振
動することはない。さらに，スリーブを減衰用コイルと
して利用するために，新たなスペースを必要としないの
で，磁気回路を大型化しなくとも良い。
ルが永久磁石が作る磁界の中を同方向に移動するときに
は，磁界によって減衰用コイルとしてのスリーブ内に誘
起される電圧によってスリーブ内に電流が流れ、可動コ
イルの移動を妨げる方向にローレンツ力がスリーブに発
生するようになっているので，外部から大きな振動を受
けてもピストンと可動コイルからなる組立体が大きく振
動することはない。さらに，スリーブを減衰用コイルと
して利用するために，新たなスペースを必要としないの
で，磁気回路を大型化しなくとも良い。
［実施例］ 第１図は，この発明の一実施例を示す図である図におい
て，コールドフィンガ（２）と連結管（３）は従来装置
とまったく同じもので，圧縮機（１）については可動コ
イル（8a）（8b）のみが従来装置と異なり他はまったく
同じ構成である。この発明の装置では，第１の可動コイ
ル（8a）に第１の減衰用コイル（27a）を付加し，第２
の可動コイル（8b）に第２の減衰用コイル（27b）を付
加し，さらに，二個の可動コイル（8a）（8b）が磁気回
路（15）の作る磁界の中を同方向に移動するときのみ，
磁界によって減衰用コイル（27a）（27b）に誘起される
電圧によって減衰用コイル（27a）（27b）内を流れる電
流が可動コイルの移動を妨げる方向にローレンツ力を発
生するように，二個の減衰用コイル（27a）（27b）を電
気的に接続したものである。第２図に二個の減衰用コイ
ル（27a）（27b）の接続例を示す。図中，細い実線矢印
Ａは磁界の方向，細い破線矢印Ｂは電流の方向，太い実
線矢印Ｃは可動コイルの移動方向，太い破線矢印Ｄは減
衰用コイル（27a）（27b）に作用するローレンツ力の方
向であり，圧縮機（１）が外部からピストン（5a）（5
b）軸方向に大きな振動を受けた場合に図示している。
この図は二個の可動コイル（8a）（8b）にかかる磁界の
方向が互いに逆方向である場合の接続例で，この場合に
は図示のように，二個の可動コイル（8a）（8b）が同方
向に移動するときにそれぞれの減衰用コイル（27a）（2
7b）を流れる電流の方向ia,ibが互いに逆方向になるよ
うに接続すればよい。一方，二個の可動コイル（8a）
（8b）にかかる磁界の方向が互いに同方向である場合
は、二個の可動コイル（8a）（8b）が同方向に移動する
ときに，それぞれの減衰用コイル（27a）（27b）を流れ
る電流の方向が同方向になるように接続すればよい。
て，コールドフィンガ（２）と連結管（３）は従来装置
とまったく同じもので，圧縮機（１）については可動コ
イル（8a）（8b）のみが従来装置と異なり他はまったく
同じ構成である。この発明の装置では，第１の可動コイ
ル（8a）に第１の減衰用コイル（27a）を付加し，第２
の可動コイル（8b）に第２の減衰用コイル（27b）を付
加し，さらに，二個の可動コイル（8a）（8b）が磁気回
路（15）の作る磁界の中を同方向に移動するときのみ，
磁界によって減衰用コイル（27a）（27b）に誘起される
電圧によって減衰用コイル（27a）（27b）内を流れる電
流が可動コイルの移動を妨げる方向にローレンツ力を発
生するように，二個の減衰用コイル（27a）（27b）を電
気的に接続したものである。第２図に二個の減衰用コイ
ル（27a）（27b）の接続例を示す。図中，細い実線矢印
Ａは磁界の方向，細い破線矢印Ｂは電流の方向，太い実
線矢印Ｃは可動コイルの移動方向，太い破線矢印Ｄは減
衰用コイル（27a）（27b）に作用するローレンツ力の方
向であり，圧縮機（１）が外部からピストン（5a）（5
b）軸方向に大きな振動を受けた場合に図示している。
この図は二個の可動コイル（8a）（8b）にかかる磁界の
方向が互いに逆方向である場合の接続例で，この場合に
は図示のように，二個の可動コイル（8a）（8b）が同方
向に移動するときにそれぞれの減衰用コイル（27a）（2
7b）を流れる電流の方向ia,ibが互いに逆方向になるよ
うに接続すればよい。一方，二個の可動コイル（8a）
（8b）にかかる磁界の方向が互いに同方向である場合
は、二個の可動コイル（8a）（8b）が同方向に移動する
ときに，それぞれの減衰用コイル（27a）（27b）を流れ
る電流の方向が同方向になるように接続すればよい。
次にこの発明の装置の動作について説明する。冷凍を発
生する原理は第６図の従来装置とまったく同様である
が，圧縮機（１）が外部からピストン（5a）（5b）軸方
向に大きな振動を受けて，ピストン（5a）（5b）と可動
コイル（8a）（8b）からなる組立体が同方向，同位相に
振動し始めようとすると，磁気回路（15）の作る磁界に
よって，減衰用コイル（27a）（27b）には電圧が誘起さ
れ，これによって減衰用コイル（27a）（27b）には第２
図に示した方向に電流が流れる。この電流によって減衰
用コイル（27a）（27b）には可動コイル（8a）（8b）の
移動を妨げる方向にローレンツ力が発生する。外部から
ピストン（5a）（5b）軸方向に振動を受けた場合，この
ローレンツ力が減衰力となり，ピストン（5a）（5b）と
可動コイル（8a）（8b）からなる組立体の同方向，同位
相の振動を抑制するので，これらがハウジング（10）あ
るいはヨーク（14）と衝突して騒音を発生したり部品の
欠損を生じるという問題を解消することができる。一
方，通常の冷凍発生動作において，二個の可動コイル
（8a）（8b）が互いに逆方向に同振幅で振動するような
場合には，二個の減衰用コイル（27a）（27b）に誘起さ
れる電圧は互いに打ち消し合う方向となるので，減衰用
コイル（27a）（27b）に電流は流れず，可動コイル（8
a）（8b）の移動を妨げるローレンツ力は発生しない。
生する原理は第６図の従来装置とまったく同様である
が，圧縮機（１）が外部からピストン（5a）（5b）軸方
向に大きな振動を受けて，ピストン（5a）（5b）と可動
コイル（8a）（8b）からなる組立体が同方向，同位相に
振動し始めようとすると，磁気回路（15）の作る磁界に
よって，減衰用コイル（27a）（27b）には電圧が誘起さ
れ，これによって減衰用コイル（27a）（27b）には第２
図に示した方向に電流が流れる。この電流によって減衰
用コイル（27a）（27b）には可動コイル（8a）（8b）の
移動を妨げる方向にローレンツ力が発生する。外部から
ピストン（5a）（5b）軸方向に振動を受けた場合，この
ローレンツ力が減衰力となり，ピストン（5a）（5b）と
可動コイル（8a）（8b）からなる組立体の同方向，同位
相の振動を抑制するので，これらがハウジング（10）あ
るいはヨーク（14）と衝突して騒音を発生したり部品の
欠損を生じるという問題を解消することができる。一
方，通常の冷凍発生動作において，二個の可動コイル
（8a）（8b）が互いに逆方向に同振幅で振動するような
場合には，二個の減衰用コイル（27a）（27b）に誘起さ
れる電圧は互いに打ち消し合う方向となるので，減衰用
コイル（27a）（27b）に電流は流れず，可動コイル（8
a）（8b）の移動を妨げるローレンツ力は発生しない。
第３図はこの発明の別の発明の実施例を示す図である。
この実施例は，二個の可動コイル（8a）（8b）のスリー
ブ（7a）（7b）をそれぞれ減衰用コイル（27a）（27b）
として兼用するもので，スリーブ（7a）（7b）を円筒状
の導電体で作り，このスリーブ（7a）（7b）に第４図に
示すような直線状のスリット，または，第５図に示すよ
うな螺旋状のスリットＳを設けている。第４図，第５図
に二個のスリーブ（7a）（7b）の電気的接続例を示す。
図中，細い実線矢印Ａは磁界の方向，細い破線矢印Ｂは
電流の方向，太い実線矢印Ｃは可動コイルの移動方向，
太い破線矢印Ｄはスリーブ（7a）（7b）に作用するロー
レンツ力の方向であり，圧縮機（１）が外部からピスト
ン（5a）（5b）軸方向に大きな振動を受けた場合を図示
している。この図は二個の可動コイル（8a）（8b）にか
かる磁界の方向が互いに逆方向である場合の接続例で，
この場合には図示のように，二個の可動コイル（8a）
（8b）が同方向に移動するときにそれぞれのスリーブ
（7a）（7b）を流れる電流の方向ia,ibが互いに逆方向
になるように接続すればよい。一方，二個の可動コイル
（8a）（8b）にかかる磁界の方向が互いに同方向である
場合は、二個の可動コイル（8a）（8b）が同方向に移動
するときに，それぞれのスリーブ（7a）（7b）を流れる
電流の方向ia,ibが同方向になるように接続すればよ
い。
この実施例は，二個の可動コイル（8a）（8b）のスリー
ブ（7a）（7b）をそれぞれ減衰用コイル（27a）（27b）
として兼用するもので，スリーブ（7a）（7b）を円筒状
の導電体で作り，このスリーブ（7a）（7b）に第４図に
示すような直線状のスリット，または，第５図に示すよ
うな螺旋状のスリットＳを設けている。第４図，第５図
に二個のスリーブ（7a）（7b）の電気的接続例を示す。
図中，細い実線矢印Ａは磁界の方向，細い破線矢印Ｂは
電流の方向，太い実線矢印Ｃは可動コイルの移動方向，
太い破線矢印Ｄはスリーブ（7a）（7b）に作用するロー
レンツ力の方向であり，圧縮機（１）が外部からピスト
ン（5a）（5b）軸方向に大きな振動を受けた場合を図示
している。この図は二個の可動コイル（8a）（8b）にか
かる磁界の方向が互いに逆方向である場合の接続例で，
この場合には図示のように，二個の可動コイル（8a）
（8b）が同方向に移動するときにそれぞれのスリーブ
（7a）（7b）を流れる電流の方向ia,ibが互いに逆方向
になるように接続すればよい。一方，二個の可動コイル
（8a）（8b）にかかる磁界の方向が互いに同方向である
場合は、二個の可動コイル（8a）（8b）が同方向に移動
するときに，それぞれのスリーブ（7a）（7b）を流れる
電流の方向ia,ibが同方向になるように接続すればよ
い。
次に第３図に示したこの発明の別の発明の装置の動作に
ついて説明する。冷凍を発生する原理は第６図の従来装
置とまったく同様であるが，圧縮機（１）が外部からピ
ストン（5a）（5b）軸方向に大きな振動を受けて，ピス
トン（5a）（5b）と可動コイル（8a）（8b）からなる組
立体が同方向，同位相に振動し始めようとすると、磁気
回路（15）に作る磁界によって，スリーブ（7a）（7b）
には電圧が誘起され，これによってスリーブ（7a）（7
b）には第４図，第５図に示した方向に電流が流れる。
この電流によってスリーブ（7a）（7b）には可動コイル
（8a）（8b）の移動を妨げる方向にローレンツ力が発生
する。外部からピストン（5a）（5b）軸方向に振動を受
けた場合このローレンツ力が減衰力となり，ピストン
（5a）（5b）と可動コイル（8a）（8b）からなる組立体
の同方向，同位相の振動を抑制するので，これらがハウ
ジング（10）あるいはヨーク（14）と衝突して騒音を発
生したり，部品の欠損を生じるという問題を解消するこ
とができる。一方，通常の冷凍発生動作において，二個
の可動コイル（8a）（8b）が互いに逆方向に同振幅で振
動するような場合には，二個のスリーブ（7a）（7b）に
誘起される電圧は互いに打ち消し合う方向となるので，
スリーブ（7a）（7b）に電流は流れず，可動コイル（8
a）（8b）の移動を妨げるローレンツ力は発生しない。
ついて説明する。冷凍を発生する原理は第６図の従来装
置とまったく同様であるが，圧縮機（１）が外部からピ
ストン（5a）（5b）軸方向に大きな振動を受けて，ピス
トン（5a）（5b）と可動コイル（8a）（8b）からなる組
立体が同方向，同位相に振動し始めようとすると、磁気
回路（15）に作る磁界によって，スリーブ（7a）（7b）
には電圧が誘起され，これによってスリーブ（7a）（7
b）には第４図，第５図に示した方向に電流が流れる。
この電流によってスリーブ（7a）（7b）には可動コイル
（8a）（8b）の移動を妨げる方向にローレンツ力が発生
する。外部からピストン（5a）（5b）軸方向に振動を受
けた場合このローレンツ力が減衰力となり，ピストン
（5a）（5b）と可動コイル（8a）（8b）からなる組立体
の同方向，同位相の振動を抑制するので，これらがハウ
ジング（10）あるいはヨーク（14）と衝突して騒音を発
生したり，部品の欠損を生じるという問題を解消するこ
とができる。一方，通常の冷凍発生動作において，二個
の可動コイル（8a）（8b）が互いに逆方向に同振幅で振
動するような場合には，二個のスリーブ（7a）（7b）に
誘起される電圧は互いに打ち消し合う方向となるので，
スリーブ（7a）（7b）に電流は流れず，可動コイル（8
a）（8b）の移動を妨げるローレンツ力は発生しない。
さらに，第３図に示した発明では，スリーブ（7a）（7
b）を減衰用コイル（27a）（27b）として兼用している
ので，新たに磁気回路（15）の隙間（16a）（16b）を広
げる必要がない。隙間（16a）（16b）を広げると隙間
（16a）（16b）内の磁界が弱まるのでより大型の強力な
永久磁石が必要となるが，スリーブを減衰用コイル（27
a）（27b）として兼用すれば，従来装置と同じ大きさの
磁気回路（15）を使用することができる。
b）を減衰用コイル（27a）（27b）として兼用している
ので，新たに磁気回路（15）の隙間（16a）（16b）を広
げる必要がない。隙間（16a）（16b）を広げると隙間
（16a）（16b）内の磁界が弱まるのでより大型の強力な
永久磁石が必要となるが，スリーブを減衰用コイル（27
a）（27b）として兼用すれば，従来装置と同じ大きさの
磁気回路（15）を使用することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように，この発明に係る冷凍機は二個の可
動コイルのスリーブにそれぞれ減衰用コイルを付加し，
二個の可動コイルが永久磁石の作る磁界の中を同方向に
移動するときのみ，磁界によって減衰用コイルに誘起さ
れる電圧によって減衰用コイル内を流れる電流が可動コ
イルの移動を妨げる方向にローレンツ力を発生するよう
に，二個の可動コイルの減衰用コイルを電気的に接続す
るという簡単な構造によって，外部からピストン軸方向
に振動を受けた場合，ピストンと可動コイルからなる組
立体の同方向，同位相の振動を抑制する減衰力が減衰用
コイルに発生するので，ピストンと可動コイルからなる
組立体がハウジングあるいはヨークと衝突して騒音を発
生したり，部品欠損を生じるという問題を解消すること
ができるという効果がある。
動コイルのスリーブにそれぞれ減衰用コイルを付加し，
二個の可動コイルが永久磁石の作る磁界の中を同方向に
移動するときのみ，磁界によって減衰用コイルに誘起さ
れる電圧によって減衰用コイル内を流れる電流が可動コ
イルの移動を妨げる方向にローレンツ力を発生するよう
に，二個の可動コイルの減衰用コイルを電気的に接続す
るという簡単な構造によって，外部からピストン軸方向
に振動を受けた場合，ピストンと可動コイルからなる組
立体の同方向，同位相の振動を抑制する減衰力が減衰用
コイルに発生するので，ピストンと可動コイルからなる
組立体がハウジングあるいはヨークと衝突して騒音を発
生したり，部品欠損を生じるという問題を解消すること
ができるという効果がある。
また，この発明の別の発明は，二個の可動コイルのスリ
ーブ直線または螺旋状のスリットを設けた円柱状の導電
体で作り，減衰用コイルとして兼用しているので，磁気
回路を大型化しなくても良いという効果がある。
ーブ直線または螺旋状のスリットを設けた円柱状の導電
体で作り，減衰用コイルとして兼用しているので，磁気
回路を大型化しなくても良いという効果がある。
第１図はこの発明の一実施例による冷凍機を示す断面
図，第２図はこの発明の第1,第２の減衰用コイルの電気
的接続例を示す図，第３図はこの発明の別の発明による
冷凍機を示す断面図，第４図，第５図はこの発明の別の
発明のスリーブの電気的接続例を示す図，第６図は従来
の冷凍機を示す断面図，第７図はピストン，可動コイ
ル，スリーブ及び支持ばねによって構成されるばね一質
量の振動モデルを示す図である。 図において，（4a）（4b）はシリンダ，（5a）（5b）は
ピストン，（7a）（7b）はスリーブ，（8a）（8b）は可
動コイル，（9a）（9b）は導電体，（15）は磁気回路，
（17）は圧縮室，（18）は低温シリンダ，（20）はディ
スプレーサ，（21）は低温室，（22）高温室，（23）は
再生器，（27a）（27b）は減衰用コイルを示す。 なお、図中同一符号は同一，又は相当部分を示す。
図，第２図はこの発明の第1,第２の減衰用コイルの電気
的接続例を示す図，第３図はこの発明の別の発明による
冷凍機を示す断面図，第４図，第５図はこの発明の別の
発明のスリーブの電気的接続例を示す図，第６図は従来
の冷凍機を示す断面図，第７図はピストン，可動コイ
ル，スリーブ及び支持ばねによって構成されるばね一質
量の振動モデルを示す図である。 図において，（4a）（4b）はシリンダ，（5a）（5b）は
ピストン，（7a）（7b）はスリーブ，（8a）（8b）は可
動コイル，（9a）（9b）は導電体，（15）は磁気回路，
（17）は圧縮室，（18）は低温シリンダ，（20）はディ
スプレーサ，（21）は低温室，（22）高温室，（23）は
再生器，（27a）（27b）は減衰用コイルを示す。 なお、図中同一符号は同一，又は相当部分を示す。
Claims (2)
- 【請求項１】互いに同軸上に配置された第1,第２のシリ
ンダと，筒型のスリーブに導電体を設け，前記導電体に
交番電流を流すことにより磁気回路が作る磁界の中を往
復運動する第1,第２の可動コイルと，前記第１の可動コ
イルに連結され前記第１のシリンダの中を往復運動する
第１のピストンと，前記第２の可動コイルに連結され前
記第２のシリンダの中を往復運動する第２のピストン
と，前記第１のシリンダおよび前記第２のシリンダの内
側に設けられ，前記第１のピストン及び前記第２のピス
トンが往復運動することによって容積が変化する圧縮室
と，細長い筒状の低温シリンダと，前記低温シリンダの
内部を低温室と高温室とに分け，かつ前記低温シリンダ
内を往復運動するディスプレーサと，前記ディスプレー
サ内部に設けられた再生器とを備えた冷凍機において，
前記第１の可動コイルに第１の減衰用コイルを，前記第
２の可動コイルに第２の減衰用コイルをそれぞれ付加
し，前記第1,第２の可動コイルが前記磁気回路の作る磁
界の中を同方向に移動するときのみ，磁界によって前記
第1,第２の減衰用コイルに誘起される電圧によって前記
第1,第２の減衰用コイルに流れる電流が，前記第1,第２
の可動コイルの移動を妨げるローレンツ力を発生するよ
うに，前記第1,第２の減衰用コイルを電気的に接続した
ことを特徴とする冷凍機。 - 【請求項２】互いに同軸上に配置された第1,第２のシリ
ンダと，筒型のスリーブに導電体を設け，前記導電体に
交番電流を流すことにより磁気回路が作る磁界の中を往
復運動する第1,第２の可動コイルと，前記第１の可動コ
イルに連結され前記第１のシリンダの中を往復運動する
第１のピストンと，前記第２の可動コイルに連結され前
記第２のシリンダの中を往復運動する第２のピストン
と，前記第１のシリンダおよび前記第２のシリンダの内
側に設けられ，前記第１のピストン及び前記第２のピス
トンが往復運動することによって容積が変化する圧縮室
と，細長い円筒状の低温シリンダと，前記低温シリンダ
の内部を低温室と高温室とに分け、かつ前記低温シリン
ダ内を往復運動するディスプレーサと，前記ディスプレ
ーサ内部に設けられた再生器とを備えた冷凍機におい
て，前記第1,第２の可動コイルのスリーブに直線または
螺旋状のスリツトを設け、前記第1,第２の可動コイルが
前記磁気回路の作る磁界の中を同方向に移動するときの
み，磁界によって前記第1,第２の可動コイルのスリーブ
に誘起される電圧によって前記第1,第２の可動コイルの
スリーブに流れる電流が，前記第1,第２の可動コイルの
移動を妨げる方向にローレンツ力を発生するように，前
記第1,第２の可動コイルのスリーブを電気的に接続した
ことを特徴とする冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26779490A JPH0739893B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26779490A JPH0739893B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04143551A JPH04143551A (ja) | 1992-05-18 |
| JPH0739893B2 true JPH0739893B2 (ja) | 1995-05-01 |
Family
ID=17449686
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26779490A Expired - Lifetime JPH0739893B2 (ja) | 1990-10-05 | 1990-10-05 | 冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0739893B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3175534B2 (ja) | 1995-06-05 | 2001-06-11 | ダイキン工業株式会社 | スターリング冷凍機 |
| JP6367144B2 (ja) * | 2015-03-31 | 2018-08-01 | 住友重機械工業株式会社 | シリンダロッド装置 |
| CN113587481B (zh) * | 2021-08-13 | 2024-09-20 | 中国科学院上海技术物理研究所 | 一种动圈式板弹簧支撑的低振动集成式斯特林气动制冷机 |
-
1990
- 1990-10-05 JP JP26779490A patent/JPH0739893B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04143551A (ja) | 1992-05-18 |
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