JPS5872852A - スタ−リングサイクル冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、スターリングサイクル冷凍機に関し。

詳細には圧縮能力を向上したスターリングサイクル冷凍
機に関する。

従来のスターリングサイクル冷凍機には、圧縮ピストン
を内蔵する圧縮シリンダと膨張ピストンを内蔵する膨張
シリンダとを同軸に隣接して有し膨張ピストン駆動ロン
ドが圧縮ピストンを貫通して駆動機構により膨張ピスト
ンを圧縮ピストンの往復動と連携して往復動せしめ、圧
縮された冷媒が放熱器及び蓄冷器を介して膨張／リング
の他端の膨張空間において膨張される形式のスターリン
グサイクル冷凍機がある３゜ この種のスターリングサイクル冷凍機の公知のもの、例
えば米国特許第３，２１４．９２４号に開示のものにお
いては、膨張ピストンと圧縮ピストンの間の空間で圧縮
を行ない、膨張ピストンのストロークは圧縮ピストンの
ストロークよりも９０°位相が進むようになっている。

このため膨張ピストンの上死点（圧縮動作から見て）、
かつ圧縮ピストン中立位置近傍で最大圧縮が得られるが
′、この場合圧縮７リンダ内へ突出した膨張ピストンの
外周部に大きな圧縮空間の死容積が生じ、冷凍機の冷凍
能力が低下する欠点がある。

本発明は、１記圧縮空間の死容積を小さくすることによ
シ上記欠点を解消したスターリング冷凍機を提供するこ
とにあり、本発明によれば、冒頭に掲記の形式のスター
リングサイクル冷凍機において、 圧縮シリンダの膨張シリンダ隣接端部を膨張げストン駆
動ロッドがソールされて貫通するフランジにより閉じ、
圧縮ピストンの往復動のみに従って圧縮される圧縮空間
を圧縮シリンダ内に形成したことを特徴とするスターリ
ングサイクル冷凍機が提供される。

以下、添附図面を参照して本発明に係るスターリングサ
イクル冷凍機１０の一実施例について説明する。膨張シ
リンダ１１内には膨張ピストン１２が往復動自在に嵌合
され、ピストン１２とシリンダ１１内壁とはピストンシ
リンダ１３によってシールされている。シリンダ１１側
壁からは中間フランジ１４及び底部フランジ１５が半径
外方向に延びている。中間フランジ１４の上面には、カ
ッ周及び上端を取囲んでいる。膨張ピストン１２とハウ
ジングヘッド１６ｂとの間には、ピストン１２の往復動
により容積の変わる膨張空間１８が形成され、シリンダ
１１とハウジング１６との間には金網を充填した蓄冷器
１９が設けられている。

中間フランジ１４と底部フランジ１５と、外周リング２
０は、放熱器２１を構成し、器内に充填された冷却水は
両７ランジ１４．１５を貫通ずるノやイｆ２２からの熱
を吸収してノぐ１ｆ２２を流れる水素又はヘリウム等の
作動ガス（冷媒）から吸熱するようになっている。

シリンダ１１の底端部（即ち、圧縮シリンダ２９の膨張
シリンダ１１隣接端部）は、底部７ランノ１５の延長部
２３によって閉止され、この閉止部２３　（ｆｃ　、１
：つて、膨張ピストン１２と圧縮ビスｌ−７２４との間
の空間は膨張ピストン１２１１！ｌのバッファー空間２
５と圧縮ピストン２４１１１１」の圧縮空間２６とに分
割される。このシリンダ閉Ｗ部２３には、膨張ピストン
１２にネジ止めされたロッド２７がシールされた状態で
貫通している。ロッド２７および膨張ピストン１２内に
は、バッファ室２５内のガスを抜くためのガス抜き孔２
８が設けられている。

圧縮シリンダ２９内を往復動する圧縮ピストン２４は、
シリンダ２９内径にＰｉ（・１一致する上方部分３０と
、この部分よシも径が小さい下方小径部３１とから成り
、膨張ピストン１２を駆動させるためのロッド２７が貫
通する賀通孔３３が中心部に設けられている。このロッ
ド２７の下端は、貫通孔３３内を摺動する袋ナツト３４
となっており、内側に嵌合した一対の球面軸受け３５に
よって連接棒３６の球面ジャーナル３７を枢動自在に挾
持している。袋ナツト３４．　Ｆ７）　１ｌｊ１面には
切欠き３８が設ケラれ、ロッド２７内のガス抜き孔２８
を通過したガスを下方のクランク室３９へ逃がすように
なっている。下方小径部３１の側面には一対のビン４０
が固着され、それぞれのビン４０に連接棒４１の端部が
固定されている。

圧縮ピストン２４の上方部分３０の外周゛にはピストン
リング（ソール材）２４ａが嵌装され、上方部分３０の
中心部にはロッド２７との間のシールのためのシール月
２４　ｂが嵌装されている。

このスターリングサイクル冷凍機１０を駆動する駆動装
置５０は、電動モータ５１と、とのモータ５１の回転数
を下げる遊星減速機５２と、この遊星減速機５２の遊星
歯車５３が数句けられたキャリアクランク５４と、この
キャリアクランク５４に取付けたクランクビン５５と、
クランクビン５５上に偏心輪５６を取付けた一対の圧縮
ピストン駆動用連接棒４１と、クランクビン５５上の偏
心ノノム５７に偏心輪を取付けた一対の圧縮ピストン駆
動用連接棒４１とから成る。モータ５０の回転連動は、
減速機５２に減速されクランクビン５５は、中止軸Ｃを
中心に旋回する３、膨張ピストン１２は、偏心カム５７
により圧縮ピストン２４Ｊ：りもストロークが９００進
むようになっている。

本発明に係るスターリンブザ１クル冷凍機１０の作動に
ついて説明すると、図中下死点にある圧縮ピストン２４
は、連接棒４１により上昇し、圧縮空間２６内の作動ガ
スを圧縮する。ピストン２４の上死点は、圧縮シリンダ
の上端に一致するので、圧縮空間２６の死容積がほぼ０
となる。圧縮された作動ガスは、放熱器２１内の・ぞイ
ｆ２２を通って蓄冷器１９および膨張空間１８へ流れ込
む。その後膨張ピストン１２ｉｄ下降し、蓄冷器１９お
よび膨張空間１８内の作動ガスは膨張し、蓄冷器１９内
に低温が発生する。膨張ピストン１２は、下死点に達し
た後上昇し、膨張空間１８内の作動ガスを蓄冷器１Ｊお
よびパイプ２２を通して圧縮空間２６へ戻す。冷凍機１
０は、上記サイクルを繰返すことにより、蓄冷器１９に
低温を発生する。

本発明の構成・作用は以上の如くであり、膨張ピストン
１２と圧縮ピストン２４との間の空間を閉止区割するこ
とにより、死容積が大幅に低下したため圧縮比が犬とな
シ、冷凍出力が上昇した。

【図面の簡単な説明】

添附図面は、本発明に係るスターリングザイクル冷凍機
を示す側断面図である。 １０、・・冷凍機　　　　１１・・・膨張シリンダ１２
・・膨張ピストン　１６・・・ハウジング１８・・・膨
張空間　　　１９・・・蓄冷器２１・・・放熱器　　　
　２３・・・閉止部２４・・圧縮ピストン　２５・・・
バッファー空間２６・・・圧縮空間　　　２９・・・圧
縮シリンダ出願人　アイシン精機株式会社 代理人　弁理士　加　藤　朝　道

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 圧縮ピストンを内蔵する圧縮シリンダと膨張ピストンを
   内蔵する膨張シリンダとを同軸に隣接して有し膨張ピス
   トン駆動ロンドが圧縮ピストンを貫通して駆動機構によ
   り膨張ピストンを圧縮ピストンの往復動と連携して往復
   動せしめ、圧縮された冷媒が放熱器及び蓄冷器を介して
   膨張シリンダの他端の膨張空間において膨張さ九るスタ
   ーリングサイクル冷凍機において、 圧縮シリンダの膨張シリンダ隣接端部を膨張ピストン駆
   動ロンドがシールされて貫通するフランジにより閉じ圧
   縮ピストンの往復動のみに従って圧縮される圧縮空間を
   圧縮シリンダ内に形成したことを特徴とするスターリン
   グサイクル冷凍機。