DE69100111T2

DE69100111T2 - Kryogene Kältemaschine.

Info

Publication number: DE69100111T2
Application number: DE91103001T
Authority: DE
Inventors: Nobuo Fujii; Yoshihiro Katagishi; Hiroyuki Kiyota; Takeshi Miyazawa
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1991-02-28
Filing date: 1991-02-28
Publication date: 1994-01-27
Anticipated expiration: 2011-03-01
Also published as: DE69100111D1; EP0500992B1; EP0500992A1; US5113662A

Description

Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Stirling- Kältemaschine, die z.B. einen Infrarotsensor bei tiefen Temperaturen, die so niedrig wie beispielsweise 80 K sind, kühlen kann.
Es wird nun auf Fig. 5 Bezug genommen, in der die Struktur einer bekannten Stirling-Kältemaschine gezeigt ist (GB-A-2209628)
Gemäß Fig. 5 besteht die Stirling-Kältemaschine hauptsächlich aus einem Kompressor 1, einem Kältefinger 2 und einer diese verbindenden Übertragungsleitung 3. Der Kompressor 1 enthält einen ersten Zylinder 4a, einen zweiten Zylinder 4b, einen ersten Kolben 5a und einen zweiten Kolben 5b. Die Lage des ersten Kolbens 5a und des zweiten Kolbens 5b wird durch Stützfedern 6a und 6b erhalten. Der Kompressor hat eine solche Struktur, daß sich der erste Kolben 5a und der zweite Kolben 5b jeweils im ersten Zylinder 4a bzw. im zweiten Zylinder 4b hin- und herbewegen.
Der erste Kolben 5a und der zweite Kolben 5b sind mit einer ersten Manschette 7a bzw. einer zweiten Manschette 7b gekoppelt, die aus nichtmagnetischem, leichtgewichtigem Material bestehen. Um die Manschetten 7a und 7b sind jeweils elektrische Leiter zur Bildung einer ersten beweglichen Spule 8a und einer zweiten beweglichen Spule 8b gewickelt. Die beweglichen Spulen 8a und 8b sind mit ersten Leitungsdrähten 10a und 10b sowie zweiten Leitungsdrähten 11a und 11b verbunden, die sich durch die Wand eines Gehäuses 9 nach außen erstrecken. Die Leitungsdrähte 10a, 10b, 11a und 11b haben erste elektrische Kontakte 12a und 12b sowie zweite elektrische Kontakte 13a und 13b, die sich außerhalb des Gehäuses 9 befinden. Im Gehäuse 9 sind Permanentmagnete 14a und 14b sowie Joche 15a und 15b vorgesehen, die jeweils geschlossene magnetische Kreise bilden. Der Kompressor hat eine solche Struktur, daß die beweglichen Spulen 8a und 8b in der axialen Richtung der Kolben 5a und 5b in einem ersten Spalt 16a bzw. einem zweiten Spalt 16b hin- und herbewegt werden können, wobei der erste Spalt 16a und der zweite Spalt 16b in den geschlossenen magnetischen Kreisen ausgebildet sind, die die Permanentmagnete 14a bzw. 14b sowie die Joche 15a bzw. 15b umfassen. In den Spalten 16a und 16b werden permanente Magnetfelder in radialer Richtung senkrecht zur Bewegungsrichtung der beweglichen Spulen 8a und 8b geschaffen.
Der durch die Zylinder 4a und 4b sowie die Kolben 5a und 5b gebildete innere Raum wird als Verdichtungsraum 17 bezeichnet. Der Verdichtungsraum 17 enthält abgedichtet Arbeitsgas wie Helium unter einem höheren Druck. Um zu verhindern, daß das Arbeitsgas im Verdichtungsraum 17 durch den Spalt zwischen dem Zylinder 4a und dem Kolben 5a sowie durch den Spalt zwischen dem Zylinder 4b und dem Kolben 5b entweicht, sind Dichtungen 28a und 28b in diesen Spalten angeordnet. Dies ist die Struktur des Kompressors 1.
Andererseits enthält der Kältefinger 2 einen zylindrischen Kältezylinder 18 und ein Verschiebungsteil 20, das mit einer Resonanzfeder 19 in Eingriff ist und gleitend im Kältezylinder 18 hin- und herbewegt werden kann. Der Innenraum des Kältezylinders 18 ist durch das Verschiebungsteil 20 in zwei Bereiche unterteilt. Der obere Raum oberhalb des Verschiebungsteils 20 wird als Kaltraum 21 und der untere Raum unter dem Verschiebungsteil 20 als Heißraum 22 bezeichnet. Im Verschiebungsteil 20 sind ein Regeneratur 23 und ein Gasdurchgangsloch 24 angeordnet. Der Kaltraum 21 und der Heißraum 22 sind durch den Regenerator 23 und das Gasdurchgangsloch 24 miteinander verbunden. Der Regenerator 23 ist mit einer Regeneratormatrix 25 wie einer Vielzahl von Kupferdraht-Maschengittern gefüllt. Um zu verhindern, daß Arbeitsgas durch den Spalt zwischen dem Kältezylinder 18 und dem Verschiebungsteil 20 entweicht, ist eine Dichtung 26 im Spalt zwischen dem Verschiebungsteil 20 und dem Kältezylinder 18 angeordnet. Die Räume des Kältefingers enthalten wie der Kompressor 1 abgedichtet ein Arbeitsgas, wie Helium, unter hohem Druck. Dies ist die Struktur des Kältefingers 2. Der Verdichtungsraum 17 des Kompressors 1 ist durch die Verbindungsleitung 3 mit dem Heißraum 22 des Kältefingers 2 verbunden. Der Verdichtungsraum 17, der Innenraum der Übertragungsleitung 3, der Kaltraum 21, der Heißraum 22, der Regenerator 23 und das Gasdurchgangsloch 24 sind in Reihe miteinander verbunden. Sie werden insgesamt als ein Arbeitsraum 27 bezeichnet.
Die Arbeitsweise der so ausgebildeten herkömmlichen Kältemaschine wird erläutert.
Wenn den beweglichen Spulen 8a und 8b über die elektrischen Kontakte 12a, 12b, 13a und 13b sowie die Zuführungsleitungen 10a, 10b, 11a und 11b ein Wechselstrom zugeführt wird, werden die beweglichen Spulen 8a und 8b in axialer Richtung einer Lorentz-Kraft unterworfen aufgrund eines Zusammenwirkens der magnetischen Felder in den Spalten 16a bzw. 16b. Als Folge bewegen sich die aus den Kolben 5a und 5b, den Manschetten 7a und 7b sowie den beweglichen Spulen 8a und 8b gebildeten Anordnungen jeweils horizontal in der axialen Richtung der Kolben.
Es wird angenommen, daß die erste bewegliche Spule 8a und die zweite bewegliche Spule 8b die gleichen Eigenschaften haben, und daß die Stärke des magnetischen Feldes im ersten Spalt 16a und die im zweiten Spalt 16b einander gleich sind. Wenn ein sinusförmiger Strom zu der ersten beweglichen Spule 8a und der zweiten beweglichen Spule 8b geführt wird, damit sie mit derselben Amplitude in entgegengesetzten Richtungen vibrieren, gehen die Kolben 5a und 5b in den Zylindern 4a und 4b in den entgegengesetzten Richtungen hin und her, wobei eine sinusförmige Schwingung auf den Gasdruck im sich vom Verdichtungsraum 17 zum Kaltraum 21 erstreckenden Arbeitsraum 27 ausgeübtwird.
Änderungen in der Strömungsgeschwindigkeit des durch das Verschiebungsteil 20 und den Regenerator 23 hindurchgehenden Gases aufgrund derartiger sinusförmiger Schwankungen bewirken, daß das Verschiebungsteil 20 einschließlich des Regenerators 23 im Kältefinger 2 mit derselben Freguenz wie die Kolben 5a und 5b, jedoch außer Phase mit diesen axial hin- und hergehen.
Wenn sich die Kolben 5a und 5b und das Verschiebungsteil 20 so bewegen, daß sie eine geeignete Phasendifferenz aufrechterhalten, führt das im Arbeitsraum 27 versiegelte Arbeitsgas einen thermodynamischen Zyklus durch, der als "umgekehrter Stirling-Zyklus" bekannt ist, und erzeugt Kälte hauptsächlich im Kaltraum 21. Der "Stirling-Zyklus" und das Prinzip der Kälteerzeugung durch diesen werden im einzelnen in "Cryocoolers" (G. Walker, Plenum Press, New York, 1983, S. 117-123) beschrieben. Das Prinzip wird kurz beschrieben.
Das Arbeitsgas im Verdichtungsraum 17, das von den Kolben 5a und 5b zur Erwärmung komprimiert wurde, wird abgekühlt, während es durch die Übertragungsleitung 3 strömt. Das so gekühlte Gas fließt in den Heißraum 22, den Regenerator 23 und das Gasdurchgangsloch 24. Das Gas wird im Regenerator 23 durch die Kälteerzeugung vorgekühlt, die in einem vorhergehende Halbzyklus angesammelt wurde, und tritt dann in den Kaltraum 21 ein. Wenn das meiste des Arbeitsgases in den Kaltraum 21 eingetreten ist, beginnt die Ausdehnung eine Kälteerzeugung im Kaltraum 21. Danach kehrt das Arbeitsgas den gleichen Weg in umgekehrter Reihenfolge zurück, übergibt die erzeugte Kälte an den Regenerator 23 und tritt in die Verdichtungskammer 17 ein. Zu dieser Zeit wird Wärme vom Vorderteil des Kältefingers 2 entfernt, was bewirkt, daß die Umgebung außerhalb des Vorderteils gekühlt wird. Wenn das meiste des Arbeitsgases zur Verdichtungskammer 17 zurückgekehrt ist, beginnt die Verdichtung wieder, und der nächste Zyklus wird eingeleitet. Der vorbeschriebene Prozeß wird wiederholt zur Verwendung des "inversen Stirling-Zyklus", wobei Kälte erzeugt wird.
Die herkömmliche Kältemaschine ist mit dem nachfolgend beschriebenen Problem behaftet. Da die Lage der von den Kolben, den beweglichen Spulen und den Manschetten gebildeten Anordnungen durch die Stützfedern erhalten wird, stellen die jeweiligen Anordnungen ein Federmassen- Schwingungssystem mit einem Freiheitsgrad dar. Es wird nun auf Fig. 6 Bezug genommen, in welcher ein Modelldiagramm des Federmassen-Schwingungssystems gezeigt ist. In Fig. 6 bezeichnet das Symbol m die Masse jeder den Kolben, die bewegliche Spule und die Manschette umfassenden Anordnung. Das Symbol k bezeichnet die Federkonstante jeder Stützfeder. Das Symbol f&sub0; bezeichnet die Resonanzfrequenz des Schwingungssystems. Das Symbol f&sub0; ist durch die folgende Gleichung definiert, die die Symbole m und k verwendet:
Es wird angenommen, dar die herkömmliche Kältemaschine sich in einer Umgebung befindet, die Vibrationen von außen ausgesetzt ist im Falle beispielsweise eines Flugzeugs oder eines Fahrzeugs. Wenn eine Vibration mit einer Komponente von f = f&sub0; in axialer Richtung der Kolben auf die herkömmliche Kältemaschine einwirkt, geraten die die Kolben, die beweglichen Spulen und die Manschetten umfassenden Anordnungen in Resonanz, so daß die Anordnung aus dem ersten Kolben, der ersten beweglichen Spule und der ersten Manschette, die Anordnung aus dem zweiten Kolben, der zweiten beweglichen Spule und der zweiten Manschette, und das Arbeitsgas im Verdichtungsraum mit demselben Zyklus und derselben Phase wie eine in Fig. 6 gezeigte Einheit vibrieren. Da bei einer derartigen Resonanz keine Vibrationsdämpfungseffekt aufgrund des Arbeitsgases im Verdichtungsrawn auftritt, ist die Resonanzverstärkung groß, um eine Vibration mit weiter Amplitude zu erhalten.
Dies schafft ein Problem dahingehend, daß, wenn die von außen einwirkende Vibration größer wird, die vibrierenden Kolben, die vibrierenden beweglichen Spulen und die vibrierenden Manschetten gegen das Gehäuse oder die Joche schlagen können, so daß Geräusche entstehen oder ein Teil beschädigt wird.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, das Problem zu lösen und eine cryogene Kältemaschine zu schaffen, die in der Lage ist, Resonanz ohne Erzeugung von Geräuschen und Beschädigung eines Teils zu dämpfen.
Die vorstehende Aufgabe wird gelöst durch Schaffung einer Kältemaschine, welche aufweist: einen ersten Zylinder und einen zweiten Zylinder, welche koaxial angeordnet sind; eine erste bewegliche Spule und eine zweite bewegliche Spule, welche in einem von einem Magneten erzeugten Magnetfluß einander gegenüberliegend angeordnet sind und die durch Zuführen eines Wechselstroms zu ihnen hin- und herbewegt werden können; einen ersten Kolben, der mit einer erster beweglichen Spule gekoppelt ist und der sich im ersten Zylinder hin- und herbewegen kann; einen zweiten Kolben, der mit der zweiten beweglichen Spule gekoppelt ist und der sich im zweiten Zylinder hin- und herbewegen kann; einen Verdichtungsraum, der vom ersten Zylinder, vom zweiten Zylinder, vom ersten Kolben und vom zweiten Kolben begrenzt wird; einen Kältezylinder; ein Verschiebungsteil, das das Innere des Kältezylinders in einem Kaltraum und einem Heißraum unterteilt und daß sich im Kältezylinder gleitend hin- und herbewegen kann; einen Regenerator, der im Verschiebungsteil angeordnet ist; wobei der Verdichtungsraum mit dem Kältezylinder durch eine Übertragungsleitung verbunden ist, wodurch ein Gasstrom zwischen Verdichtungsraum und Kältezylinder ermöglicht wird; eine Trennwand, welche zwischen dem ersten Zylinder und dem zweiten Zylinder angeordnet ist, um den Verdichtungsraum in einen ersten Verdichtungsraum und einen zweiten Verdichtungsraum zu unterteilen; und eine Kommunizier-Einrichtung zum Kommunizieren zwischen dem ersten Verdichtungsraum und dem zweiten Verdichtungsraum sowie zum Beschränken des Gasstroms zwischen den beiden Verdichtungsräumen.
In einer bevorzugten Ausführungsbeispiel umfaßt die Kommunizier-Einrichtung ein Kommunizierrohr, welches zwischen dem ersten Verdichtungsraum und dem zweiten Verdichtungsraum kommuniziert.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel ist das Kommunizierrohr mit einer Übertragungsleitung verbunden, die sich vom Kältezylinder aus erstreckt.
In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel weist die Kommunizier-Einrichtung eine Öffnung auf, die in der Trennwand ausgebildet ist.
Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Anwesenheit der Kommunizier-Einrichtung einen Widerstand erzeugen, um die Vibration eines Federmassen-Systems zu dämpfen, das durch die Kolben und die beweglichen Spulen gebildet wird. Die vorliegende Erfindung kann verhindern, dar die Kolben und Zylinder gegen ein Gehäuse oder ein Joch schlagen, wodurch die Erzeugung von Geräusch unterbunden und die Beschädigung eines Teils vermieden wird.
In den Zeichnungen:
Fig. 1 ist eine Querschnittsansicht eines ersten Ausführungsbeispiels der cryogenen Kältemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 ist ein Diagramm, das das Vibrationsdämpfungsmodell beim ersten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 3 ist eine Querschnittsansicht eines zweiten Ausführungsbeispiels der cryogenen Kältemaschine gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das das Vibrationsdämpfungsmodell beim zweiten Ausführungsbeispiel zeigt;
Fig. 5 ist eine Querschnittsansicht einer herkömmlichen cryogenen Kältemaschine; und
Fig. 6 ist ein Diagramm, das das Vibrationsmodell eines Federmassen-Systems, das durch Kolben, bewegliche Spule, Manschetten und Stützfeder gebildet wird, zeigt,
gezeigt.
Die vorliegende Erfindung wird nun im einzelnen unter Bezug auf bevorzugte Ausführungsbeispiele, die in den begleitenden Zeichnungen illustriert sind, beschrieben.
Es wird nun auf Fig. 1 Bezug genommen, in der ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Die durch Bezugszahlen 1 bis 16 und 18 bis 28 gekennzeichneten Teile sind dieselben diejenigen der herkömmlichen cryogenen Kältemaschine. Eine detaillierte Beschreibung dieser Teile wird aus Gründen der Einfachheit weggelassen. Zwischen einem ersten Zylinder 4a und einem zweiten Zylinder 4b ist eine Trennwand 29 vorgesehen. Der durch den ersten Zylinder 4a, einen ersten Kolben 5a und die Trennwand 29 definierte Raum ist als ein erster Verdichtungsraum 30 bezeichnet, und der durch den zweiten Zylinder 4b, einen zweiten Kolben 5b und die Trennwand 29 definierte Raum wird als ein zweiter Verdichtungsraum 31 bezeichnet. Der erste Verdichtungsraum 30 und der zweite Verdichtungsraum 31 sind durch ein Kommunizierrohr 32 miteinander verbunden. Eine Übertragungsleitung 3 ist mit dem Kommunizierrohr 32 verbunden, um eine Verbindung zwischen dem ersten Verdichtungsraum 30 und dem zweiten Verdichtungsraum 31 in einem Kompressor 1 und einem Heißraum 22 in einem Kältefinger 2 herzustellen.
Die Kältemaschine mit dieser Struktur ist ein Federmassen-Schwingungssystem mit einem Freiheitsgrad, das durch Kolben 5a und 5b, beweglichen Spulen 8a und 8b, Manschetten 7a und 7b sowie Stützfeder 6a und 6b gebildet wird. Wenn eine Vibration, die einen Frequenzkomponente gleich der Resonanzfrequenz eines derartigen Federmassen-Schwingungssystems enthält, von außen auf die Kältemaschine in axialer Richtung der Kolben 5a und 5b einwirkt, vibrieren eine den ersten Kolben 5a, die erste bewegliche Spule 8a und die erste Manschette 7a umfassende Anordnung und eine den zweiten Kolben 5b, die zweite bewegliche spule 8b und die zweite Manschette 7b umfassen die Anordnung in derselben axialen Richtung, wobei sie bewirken, dar ein Arbeitsgas sich durch das Kommunizierrohr 32 zwischen dem ersten Verdichtungsraum 30 und dem zweiten Verdichtungsraum 31 bewegt. Zu dieser Zeit ist das Arbeitsgas einem Rohrreibungswiderstand aufgrund des Kommunizierrohrs 32 und einem Widerstand aufgrund der Umbiegung der Strömung unterworfen. Diese Widerstände wirken als eine Vibrationsdämpfungskraft, um die Resonanzverstärkung herabzusetzen. Es wird nun auf Fig. 2 Bezug genommen, in der ein schematisches Vibrationsmodelldiagramm gezeigt ist, das diesen Vibrationsdämpfungsmechanismus zeigt. In Fig. 2 bezeichnet das Symbol m die Masse der Anordnung aus dem ersten Zylinder, der ersten beweglichen Spule und der ersten Manschette, sowie der Anordnung aus dem zweiten Kolben, der zweiten beweglichen Spule und der zweiten Manschette. Das Symbol k bezeichnet eine Federkonstante für die ersten Stützfeder und die zweite Stützfeder. Das Symbol c bezeichnet eine Dämpfung, die wirksam ist aufgrund der vorgenannten Vibrationsdämpfungskraft. Dieser Vibrationsdämpfungsmechanismus wird im einzelnen beschrieben in Bezug auf die Struktur des Ausführungsbeispiels. Der Rohrreibungswiderstand und der Widerstand aufgrund der Umbiegung der Strömung erzeugen eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Verdichtungsraum 30 und dem zweiten Verdichtungsraum 31, und die Druckdifferenz wirkt sich unveränderbar in der Richtung aus, dar die Bewegung der Anordnungen aus den Kolben 5a und 5b, den beweglichen Spulen 8a und 8b sowie den Manschetten 7a und 7b behindert wird. Als Folge hiervon kann die Vibration gedämpft werden. Diese Anordnung kann verhindern, daß die Kolben 5a und 5b, die beweglichen Spulen 8a und 8b sowie die Manschetten 7a und 7b gegen das Gehäuse 9 oder die Joche 15a und 15b schlagen, wodurch die Erzeugung von Geräuschen und die Beschädigung eines Teils verhindert werden können.
Andererseits ist im gewöhnlichen Betrieb, d.h. in dem Ablauf, in welchem das Arbeitsgas zwischen dem ersten und zweiten Verdichtungsraum 30 und 31 und dem Heißraum 22 hin- und herströmt, der Rohrreibungswiderstand kleiner als im gerade beschriebenen Fall durch Herabsetzung des Durchgangs, und es findet keine Umbiegung der Strömung statt. Als Folge hiervon besteht hinsichtlich des Widerstands, der dem Arbeitsgas durch das Kommunizierrohr 32 entgegenwirkt, kein Unterschied gegenüber der herkömmlichen Kältemaschine, und das Leistungsvermögen verschlechtert sich nicht.
Es wird nun auf Fig. 3 Bezug genommen, in der ein zweiten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung gezeigt ist. Das zweite Ausführungsbeispiel unterscheidet sich von dem ersten Ausführungsbeispiel in der Weise, daß in der Trennwand 29 eine Öffnung 33 ausgebildet ist, und daß der erste Verdichtungsraum 30 und der zweite Verdichtungsraum 31 durch die Öffnung 33 miteinander verbunden sind.
In dem zweiten Ausführungsbeispiel bewegt sich das Arbeitsgas, wenn eine Vibration, die eine Frequenzkomponente gleich einer Resonanzfrequenz des von den Kolben 5a und 5b, den beweglichen Spulen 8a und 8b, den Manschetten 7a und 7b sowie den Stützfeder 6a und 6b gebildeten Federmassen-Schwingungssystems mit einem Freiheitsgrad enthält, von außen in der axialen Richtung der Kolben 5a und 5b einwirkt, durch die in der Trennwand 33 ausgebildete Öffnung 33 zwischen dem ersten Verdichtungsraum 30 und dem zweiten Verdichtungsraum 31. Zu dieser Zeit wirkt dem Arbeitsgas ein Widerstand durch die Öffnung 33 entgegen, und der Widerstand wirkt als eine Vibrationsdämpfungskraft zur Verringerung der Resonanzverstärkung. Der durch die Öffnung 33 bewirkte Widerstand erzeugt eine Druckdifferenz zwischen dem ersten Verdichtungsraum 30 und dem zweiten Verdichtungsraum 31. Die Druckdifferenz kann die Vibration dämpfen, da die Druckdifferenz unveränderlich in einer solchen Richtung wirkt, daß die Bewegung der Anordnungen aus den Kolben 5a und 5b, den beweglichen Spulen 8a und 8b sowie den Manschetten 7a und 7b behindert wird. Es wird nun auf Fig. 4 Bezug genommen, in der ein Vibrationsmodelldiagramm des Vibrationsdämpfungsmechanismus des zweiten Ausführungsbeispiels gezeigt ist.
Andererseits bewegen sich im gewöhnlichen Betrieb, d.h. in dem Ablauf, in welchem das Arbeitsgas zwischen den Verdichtungsräumen 30 und 31 und dem Heißraum 22 hin- und herströmt, die Kolben mit derselben Phase und derselben Amplitude, und der Druck im ersten Verdichtungsraum 30 und der im zweiten Verdichtungsraum 31 werden vollständig gleich. Auf diese Weise besteht keine Druckdifferenz zwischen den entgegengesetzten Endflächen der Öffnung 30, und dem Arbeitsgas wirkt kein Widerstand durch die Öffnung 30 entgegen, wodurch eine Herabsetzung des Leistungsvermögens verhindert wird.
Obgleich die Erläuterung der Ausführungsbeispiele für eine geteilte Stirling-Kältemaschine erfolgte, bei der der Kompressor 1 und der Kältefinger 2 durch die Übertragungsleitung 3 getrennt sind, ist die vorliegende Erfindung auch anwendbar auf eine integrale Stirling-Kältemaschine, bei der der Kompressor 1 und der Kältefinger 2 mechanisch fest miteinander kombiniert sind. Die durch die Erfindung erzielten Vorteile sind bei der integralen Stirling-Kältemaschine gleich den bei den Ausführungsbeispielen.

Claims

1. Kältemaschine, bestehend aus:

einem ersten Zylinder (4a) und einem zweiten Zylinder (4b), welche koaxial angeordnet sind;

einer ersten beweglichen Spule (8a) und einer zweiten beweglichen Spule (8b) , welche in einem von einem Magneten (14a, 14b) hervorgerufenen Induktionsfluß einander gegenüberliegend angeordnet sind und die durch Anlegen eines Wechselstroms daran hin und her bewegt werden können;

einem ersten Kolben (5a), der mit der ersten beweglichen Spule (8a) gekoppelt ist und der sich im ersten Zylinder (4a) hin und her bewegen kann;

einem zweiten Kolben (5b), der mit der zweiten beweglichen Spule (8b) gekoppelt ist und der sich im zweiten Zylinder (4b) hin und her bewegen kann;

einem Verdichtungsraum, der vom ersten Zylinder (4a), voin zweiten Zylinder (4b), vom ersten Kolben (5a) und vom zweiten Kolben (5b) begrenzt wird;

einem Kältezylinder (18);

einem Verdrängerkolben (20), der das Innere des Kältezylinders (18) in einen kalten Raum (21) und einen heißen Raum (22) unterteilt und der sich im Kältezylinder (18) gleitend hin und her bewegen kann, und

einem Regenerator (23), der im Verdrängerkolben (20) angeordnet ist,

wobei der Verdichtungsraum mit dem Kältezylinder (18) über eine Übertragungsrohrleitung (3) verbunden ist, wodurch ein Gasstrom zwischen Verdichtungsraurn und Kältezylinder ermöglicht wird;

dadurch gekennzeichnet, daß die Kältemaschine des weiteren:

eine Trennwand (29), welche zwischen dem ersten Zylinder (4a) und dem zweiten Zylinder (4b) angeordnet ist, um den Verdichtungsraum in einen ersten Verdichtungsraum (30) und einen zweiten Verdichtungsraum (31) zu unterteilen, und eine Kommunizier-Einrichtung (32) zum Kommunizieren zwischen dem ersten Verdichtungsraum (30) und dem zweiten Verdichtungsraum (31) sowie zum Beschränken des Gasstroms zwischen den beiden Verdichtungsräumen (30, 31) umfaßt.

2. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunizier-Einrichtung (32) ein Kommunizierrohr umfaßt, welches zwischen dem ersten Verdichtungsraum (30) und dem zweiten Verdichtungsraum (31) kommuniziert.

3. Kältemaschine nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Kommunizierrohr (32) mit einer Übertragungsrohrleitung (3) verbunden ist, die sich vom Kältezylinder (18) aus erstreckt.

4. Kältemaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kommunizier-Einrichtung (32) eine Öffnung (33) einschließt, die in der Trennwand (29) ausgebildet ist.