JPH07845Y2

JPH07845Y2 - 冷凍機

Info

Publication number: JPH07845Y2
Application number: JP12610588U
Authority: JP
Inventors: 啓一郎金子; 浩之清田; 信生藤井; 仁志谷口; 武宮澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-27
Filing date: 1988-09-27
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2003-09-27
Also published as: JPH0248760U

Description

【考案の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕この考案は，例えば赤外線素子の冷却等に用いられるス
ターリング冷凍機のような，移動体がその両端の圧力差
によつて往復動駆動させる冷凍機に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図，第３図（Ｉ）〜（IV），及び第４図は従来の冷
凍機の動作を示すもので，この冷凍機は，往復動形コン
プレツサ（１）とコールドフインガー部（２）とを含
む。コンプレツサ（１）のピストン（３）はヘリウムの
ような冷媒ガスを加圧して正弦曲線上の圧力変動を起こ
させる。第２圧縮空間（４）における圧力変動は，供給
パイプ（５）を通してコールドフインガ部（２）内に伝
達される。コールドフインガ部（２）のハウジング
（６）内には円筒状の移動体（７）が自由に往復運動し
てコールドフインガ部（２）内の第１圧縮空間（８）と
膨張空間（９）の容積を変えるようにされている。移動
体（７）は蓄熱式熱交換器（10）を含む。ヘリウムは第
１圧縮空間（８）と膨張空間（９）との間を熱交換器
（10）を通つて自由に流れる。上記移動体（７）と一体
のピストン部材（11）が第１圧縮空間（８）の端部のガ
ススプリング空間（12）内に延びており，弾性体（20）
により支持されている。前記弾性体は，弾性体用ロツド
（21）に支持され，前記弾性体用ロツド（21）は，後部
シリンダ（23）を突き抜け，ストツパ（22）により固定
され，さらに底部のシリンダ（24）に覆われ固定されて
いる。

上記した冷凍機は加圧されたガスの二個の分離されたガ
ス空間を含むものとして示されている。ガスの作動空間
はコンプレツサ（１）の第二圧縮空間（４）内のガス
と，供給パイプ（５）内のガスと，第１圧縮空間（８）
内と膨張空間（９）内にあるガスと，熱交換器（10）内
のガスとを含む。別のガス空間を形成するのはガススプ
リング空間（12）である。また，前記移動体（７）は，
内部シリンダ（17）によつて移動方向が規定されてお
り，ピストン部材用シール（13）および移動体用シール
（14）は前記内部シリンダ（17）の内側に設けられ,Oリ
ング（18）およびＯリング（19）は内部シリンダの外側
から内部シリンダを支持している。ピストン部材（11）
を取囲むピストン部材用シール（13）および内部シリン
ダを支持するＯリング（18）によつて前記スプリング空
間（11）は前記ガス作動空間に対してシールされてい
る。また，前記移動体用シール（14）とＯリング（19）
によつて第１圧縮空間（８）と膨張空間（９）の間を移
動するガスが熱交換器（10）を通るように強制する。さ
らにピストン（３）にはピストン用シール（15）が備え
られ，作動空間とクランク機構（図示せず）の納められ
たバツフア空間の間をシールしている。次に上記した冷
凍機の動作を第４図に示したガススプリング空間，作動
空間内のガス圧力と移動体の変位の関係図を含めて説明
する。第３図（Ｉ）〜（IV）と，第４図の（Ｉ）〜（I
V）はそれぞれ対応している。第３図（Ｉ）のサイクル
の時点においては，移動体（７）の下端にはコールドフ
インガ部（２）内の膨張空間（９）内にあり，コンプレ
ツサ（１）は作動空間内のガスを圧縮しつつあるコンプ
レツサ（１）のピストン（３）の圧縮運動は作動空間内
の圧力を最低圧力から最高圧力まで上昇させる。スプリ
ング空間（12）内の圧力は作動空間内の最低から最高ま
での圧力レベルの間のあるレベルで安定している。かく
して，ある時点では作動空間内において増加しつつある
圧力は，移動体用シール（14）およびピストン部材用シ
ール（13）の摩擦抵抗および弾性体（20）の弾性力を克
服するに十分な差圧をピストン部材（11）に対して発生
させる。そこで，ピストン部材（11）および移動体
（７）は第３図（II）に示す位置まで急速に上昇する。
この移動体（７）の運動によつて第１圧縮空間（８）の
ほぼ周囲温度の高圧のガスは熱交換器（10）を通過して
予冷された後，膨張空間（９）内に強制的に導かれる。
そして熱交換器（10）は通過していく加圧されたガスの
熱を吸収し，ガスを冷却する。かくして図示しないクラ
ンク機構による正弦曲線状駆動によつて，いまや，コン
プレツサのピストン（３）は第３図（III）のように作
動空間の容積を膨張させ始め，この膨張によつて膨張空
間（９）内の高圧ヘリウムガスは更に一層冷却される。
熱交換器（10）の全長にわたり200K以上の温度勾配を維
持させるような冷却作用を発生させるのは膨張空間
（９）におけるこの冷却である。ピストン（３）の膨張
運動における時点で，作動空間内の圧力がスプリング空
間の（12）の圧力以下に下降し，その差圧および弾性体
の弾性力がシールの摩擦力に打勝つのに十分なだけピス
トン部材（11）に対して作用する。これにより，移動体
（７）は第３図（IV）の位置に向けて下方に駆動させら
れる。第３図（IV）の位置はすなわち第３図（Ｉ）の位
置になる前のスタート位置でもある。また，このとき，
膨張空間（９）内の冷却されたガスは，熱交換器（10）
内を通過することによつて該熱交換器（10）を冷却した
後，ほぼ周囲温度のガスとなり第１圧縮空間（８）に戻
る。

〔考案が解決しようとする課題〕

前記のような従来装置には以下に述べるような問題点が
あつた。すなわち，ピストン部材用シール（13）や移動
体用シール（14）を始め，それと摺り合う摺動面を持つ
ピストン部材（11）やシリンダ（６）は損傷し易いた
め，いずれ交換が必要になる。また，これらのシール
は，冷凍機の性能や消費電力にも大きな影響を及ぼし，
ものによつては冷凍機の性能や消費電力に対する要求を
満足しないものがあり，新品のうちから交換が必要にな
る場合もある。このようなとき、従来装置においてはこ
の部分の構造が複雑であるのでピストン部材用シール
（13）や移動体用シール（14）を変換しにくく手間もか
かつた。熱交換器（10）に対しても同じことがいえる。
ある程度長時間運転をした熱交換器（10）は，交換が必
要となる場合がある。このような時も，分解組立に手間
がかかり，交換しにくかつた。また，弾性体（18）を支
持するために部品単数が多くなり機構が複雑なため組立
にも時間をようするので，製造コスト増大の原因となつ
ていた。

この考案はかかる課題を解決するためになされたもので
あり，ピストン部材用シールや熱交換器などの交換を容
易にでき，手間や製造コストを小さくできる冷凍機を得
ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案に係る冷凍機はシリンダ（６）内部にピストン
部材用シール（13）と移動体用シール（14）を有する内
部シリンダ（17）を設け，さらに移動体を支持する弾性
体（20）を内部シリンダ（17）で支持するようにしたも
のである。

〔作用〕

この考案は，移動体（７）を支持する弾性体がピストン
部材用シール（13）と移動体用シール（14）を有する内
部シリンダ（17）により支持されているので構造が簡単
で，ピストン部材用シール（13）と移動体用シール（1
4）交換が必要になつた場合も手間を小さくする事がで
きる。また，構造が簡単なため部品点数も少なく，製造
コストも小さくする事ができる。

〔実施例〕

第１図は，この考案の一実施例を示す図である。内部シ
リンダ（17）に弾性体（20）と嵌合する溝が設けてあ
り，この溝に弾性体（20）は内部シリンダ（17）に支持
されている。また，ピストン部材（11）の端部には，弾
性体用ロツド（25）が取り付けられており，前記弾性体
用ロツド（25）の外側には，内部シリンダ（17）と同様
弾性体（20）を嵌合させるための溝が設けてある。この
溝に弾性体（20）が嵌合することによつて弾性体（20）
は弾性体用ロツド（25）を支持している。すなわち移動
体（７）は弾性体（20）を介して内部シリンダ（17）に
支持されていることになる。このような構成をすること
により得られた長所は，まず従来例で示したストツパ
（22）や底部シリンダ（24）が必要なく，構造として簡
単になる。また，この実施例において示されるように，
移動体（７）を内部シリンダ（17）と弾性体（20）を含
む一体の組立品として取り扱うことができ，移動体全体
を交換する必要のある場合など特に有利である。この考
案に関する冷凍機は，移動体（７）を支持する弾性体
（20）が，内部シリンダによつて支持される構造を持つ
ことにより，部品数が減り，組立，分解，部品の交換が
簡単にできる。

〔考案の効果〕

以上説明したようにこの考案によれば，ピストン部材用
シール（13）や移動体用シール（14）を始め，それと摺
り合う摺動面を持つピストン部材（11）や熱交換器（1
0）などに交換の必要が生じた場合，部品点数が少なく
構造も簡単なので，部品交換が楽で，また製造コストも
小さくすることができる。さらに，移動体（７）を支持
する弾性体（20）が内部シリンダによつて支持される構
造を持つことにより，移動体（７）を内部シリンダと弾
性体（20）を含む一体の組立として取り扱うことができ
るため，この移動体のみを全体から取り出し，弾性体
（20）の取り付けられたままの状態でピストン部材用シ
ール（13）や移動体用シール（14）の摺動状態を調べる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，この考案の一実施例による冷凍機を示す図，
第２図は従来の冷凍機の例，第３図（Ｉ）〜（IV）は従
来の冷凍機の動作を示す図，第４図はガススプリング空
間内のガス圧力と作動空間内のガス圧力と移動体の変位
の関係を示す図である。図中（１）はコンプレツサ，（２）はコールドフイン
ガ，（５）は供給パイプ，（７）は移動体，（13）はピ
ストン部材シール，（14）は移動体用シール，（17）は
内部シリンダ，（20）は弾性体を示す。図中同一符号は，同一又は，相当部分を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者谷口仁志神奈川県鎌倉市上町屋730番地三菱電機エンジニアリング株式会社鎌倉事業所内 (72)考案者宮澤武神奈川県鎌倉市上町屋730番地三菱電機エンジニアリング株式会社鎌倉事業所内 (56)参考文献特開昭62−228841（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−280553（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−226566（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【請求項１】筒状のシリンダの一端において外部から吸
熱を行うコールドフィンガと、前記シリンダの内部を第
１圧縮空間と膨張空間とに分け、かつ弾性体に支持され
ながら前記シリンダ内部を往復動をする移動体と、前記
第１圧縮空間と前記膨張空間とが前記移動体の外周と前
記シリンダの内周の隙間を介して連通することを防ぐた
めの移動体用シールと、前記移動体の上部に設けられた
ピストン部材と、前記ピストン部材の上部周囲を囲むガ
ススプリング空間と前記第１圧縮空間とが前記ピストン
部材の外周の隙間を介して連通することを防ぐためのピ
ストン部材用シールと、前記移動体用シールと前記ピス
トン部材用シールまたはその一方を備え、かつ前記シリ
ンダと着脱可能な内部シリンダと、第２圧縮空間を備え
かつ前記第２圧縮空間内の作動ガスに周期的な圧力変動
を与えるコンプレッサと、前記第１圧縮空間と前記第２
圧縮空間とを連通させる供給パイプとを有する冷凍機に
おいて、前記移動体を支持している前記弾性体が前記内
部シリンダにより支持されていることを特徴とする冷凍
機。