JP2000304366A - Stirling refrigerating machine - Google Patents
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- 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
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、フリーピストン型
スターリング機関を用いたスターリング冷凍機に関する
ものである。The present invention relates to a Stirling refrigerator using a free piston type Stirling engine.
【０００２】[0002]
【従来の技術】一般的に冷凍サイクルには、蒸気圧縮式
の冷凍サイクルが採用されている。蒸気圧縮式の冷凍サ
イクルには、作動媒体としての冷媒に、フロンが用いら
れ、フロンの凝縮、蒸発を利用して所要の冷却性能を得
るようにしている。ところが、冷媒として使用されるフ
ロンは非常に化学的安定性が高く、大気中に放出される
と成層圏に達して、オゾン層を破壊するとの指摘があ
る。このため、近年、特定フロンを対象としたフロンの
使用、ならびに生産が規制されてきている。2. Description of the Related Art Generally, a refrigeration cycle employs a vapor compression refrigeration cycle. In a vapor compression refrigeration cycle, chlorofluorocarbon is used as a refrigerant as a working medium, and a required cooling performance is obtained by utilizing the condensation and evaporation of fluorocarbon. However, it has been pointed out that chlorofluorocarbon used as a refrigerant has extremely high chemical stability and, when released into the atmosphere, reaches the stratosphere and destroys the ozone layer. For this reason, in recent years, the use and production of CFCs for specific CFCs have been regulated.
【０００３】そこで、フロンを用いた冷凍サイクルに代
わるものとして、逆スターリング冷凍サイクルが注目を
集めている。スターリング冷凍サイクルは、作動媒体と
して、ヘリウムガス、水素ガス、窒素ガスなどといった
地球環境に悪影響を与えないガスを採用し、逆スターリ
ングサイクルによって、低温を得るようにしたものであ
る。このスターリング冷凍機は、極低温レベルの寒冷を
発生させる小型冷凍機の一種として知られている。[0003] Therefore, as an alternative to the refrigeration cycle using chlorofluorocarbon, an inverse Stirling refrigeration cycle has attracted attention. The Stirling refrigeration cycle employs a working medium such as helium gas, hydrogen gas, or nitrogen gas that does not adversely affect the global environment, and obtains a low temperature by a reverse Stirling cycle. This Stirling refrigerator is known as a kind of a small refrigerator that generates cryogenic-level cold.
【０００４】この冷凍機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機
と該圧縮機から吐出された冷媒ガスを膨張させる膨張機
とを組み合わせたものであり、上記圧縮機は、冷媒ガス
をガス圧が例えばサインカーブ等の特性を持って所定周
期で経時変化するように圧縮するものが使用される。一
方、膨張機は、先端が閉塞されたシリンダと、該シリン
ダ内に往復動自在に嵌装され、シリンダ内を先端側の膨
張室及び基端側の作動室に区画形成するフリーディスプ
レーサと、該フリーディスプレーサの往復運動を弾性支
持するスプリングとを備えてなるもので、上記作動室は
上記圧縮機に接続されており、圧縮機からの冷媒ガス圧
によりディスプレーサを往復運動させて冷媒ガスを膨張
させることにより、シリンダ先端のコールドヘッドに寒
冷を発生させるようになされている。なお、この方式の
スターリング冷凍機は一般にフリーピストン型スターリ
ング冷凍機と呼ばれている。This refrigerating machine is a combination of a compressor for compressing a refrigerant gas and an expander for expanding a refrigerant gas discharged from the compressor. A compressor having characteristics such as a sine curve and compressed so as to change over time at a predetermined cycle is used. On the other hand, the expander includes a cylinder having a closed distal end, a free displacer that is reciprocally fitted in the cylinder, and defines the interior of the cylinder into a distal-side expansion chamber and a proximal-side working chamber. A spring for elastically supporting a reciprocating motion of the free displacer, wherein the working chamber is connected to the compressor, and the refrigerant gas expands by causing the displacer to reciprocate by the refrigerant gas pressure from the compressor. As a result, cold is generated in the cold head at the tip of the cylinder. Note that this type of Stirling refrigerator is generally called a free piston type Stirling refrigerator.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種のス
ターリング冷凍機においては、上記スプリングのバネ定
数は、ディスプレーサを含んだ可動部分の質量（マス）
に応じてその可動部分が最大の冷凍能力の得られる最適
チューニング周波数で共振するように一定値に設定され
ている。しかしながら、バネの設計ばらつきによる初期
設計周波数とのばらつきがあり、このばらつきにより冷
凍能力が設計冷凍能力より低下する。また、運転開始に
よりシリンダ先端のコールドヘッド部の温度が低下する
のに伴い、上記最適チューニング周波数が変化し、この
周波数のずれにより冷凍能力が設計冷凍能力より低下す
る。その結果、冷却スピードの短縮に限界があった。In this type of Stirling refrigerator, the spring constant of the spring is determined by the mass (mass) of the movable part including the displacer.
Is set to a constant value so that the movable portion resonates at the optimum tuning frequency at which the maximum refrigerating capacity is obtained. However, there is variation from the initial design frequency due to variation in spring design, and the variation causes the refrigerating capacity to be lower than the designed refrigerating capacity. Further, as the temperature of the cold head portion at the tip of the cylinder decreases upon the start of operation, the above-mentioned optimum tuning frequency changes, and the difference in the frequency causes the refrigerating capacity to fall below the designed refrigerating capacity. As a result, there is a limit to the reduction of the cooling speed.
【０００６】また、運転開始時（冷却面の温度が常温に
近い状態の時）等内部ガス圧が定常運転状態より低いと
き、スターリング冷凍機に過大な入力を加えると、ピス
トン及びディスプレーサが相互干渉を起こして衝突する
危険があった。Further, when the internal gas pressure is lower than the steady operation state, such as at the start of operation (when the temperature of the cooling surface is close to normal temperature), if an excessive input is applied to the Stirling refrigerator, the piston and the displacer may interfere with each other. And there was a danger of collision.
【０００７】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
であり、その目的は内部ガスの漏れ検知方法の構築と上
記最大の冷凍能力が得られる最適周波数を可変とする手
段を講じることによる、最適チューニング周波数の設定
と、放熱部の過熱による冷凍機の出力制御及び主要摺動
部品の衝突回避を行うことにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the foregoing, and has as its object the construction of a method of detecting internal gas leakage and the provision of means for varying the optimum frequency at which the maximum refrigeration capacity is obtained. An object of the present invention is to set an optimum tuning frequency, to control the output of a refrigerator due to overheating of a radiator, and to avoid collision of main sliding parts.
【０００８】[0008]
【課題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
め、請求項１のスターリング冷凍機は、シリンダ内で弾
性的に支持されて圧縮空間を形成するピストンと膨張空
間を形成するディスプレーサを設け、上記ピストンの往
復運動によって圧縮空間内で冷媒ガスを圧縮し、圧縮さ
れた冷媒ガスのガス圧で上記ディスプレーサを上記ピス
トンに対して所定の位相差を持って往復運動させ、上記
ディスプレーサの往復運動により上記膨張空間内で冷媒
ガスを膨張させて冷却を行うスターリング冷凍機におい
て、上記ピストンとディスプレーサの各往復運動におけ
る位置を検出する位置検出手段を設け、該位置検出手段
で検出した位置信号より運転中における上記ピストンと
ディスプレーサの位相差を検出し、この検出した位相差
を上記ピストンとディスプレーサの予め記憶した正規の
位相差と比較し、比較した位相差のずれが予め定めた所
定の値より大きいとき上記冷媒ガスのガス漏れがあった
ものと判定する判定手段を設けたことを特徴とする。In order to solve the above-mentioned problems, a Stirling refrigerator according to claim 1 is provided with a piston elastically supported in a cylinder to form a compression space and a displacer to form an expansion space. The refrigerant gas is compressed in the compression space by the reciprocating motion of the piston, and the gas pressure of the compressed refrigerant gas causes the displacer to reciprocate with a predetermined phase difference with respect to the piston. In a Stirling refrigerator that expands and cools the refrigerant gas in the expansion space to provide cooling, a position detecting unit that detects a position in each reciprocating motion of the piston and the displacer is provided, and the operation is performed based on a position signal detected by the position detecting unit. The phase difference between the piston and the displacer in the inside is detected, and the detected phase difference is compared with the piston. Determining means for comparing with the pre-stored normal phase difference of the displacer and determining that the refrigerant gas has leaked when the difference of the compared phase difference is larger than a predetermined value. And
【０００９】従って、スターリング冷凍機の運転中は位
置検出手段によりピストンとディスプレーサの往復運動
における各位置情報が検出され、この各位置情報よりピ
ストンとディスプレーサの各往復運動における位相差が
検出される。この位相差と冷媒ガスのガス圧は、ガス圧
が低下すると、位相差も小さくなる関係にある。従っ
て、上記のようにして検出したピストンとディスプレー
サの位相差は判定手段により予め記憶した正規の位相差
と比較し、比較した位相差が予め定めた所定の値より小
さい場合は冷媒ガスのガス漏れが生じていたものと判定
することができる。Therefore, during operation of the Stirling refrigerator, each position information in the reciprocating movement of the piston and the displacer is detected by the position detecting means, and a phase difference in each reciprocating movement of the piston and the displacer is detected from each position information. The phase difference and the gas pressure of the refrigerant gas have a relationship in which the lower the gas pressure, the smaller the phase difference. Therefore, the phase difference between the piston and the displacer detected as described above is compared with a normal phase difference stored in advance by the determination means, and if the compared phase difference is smaller than a predetermined value, the gas leakage of the refrigerant gas is determined. Can be determined to have occurred.
【００１０】また、請求項２のスターリング冷凍機は、
請求項１記載のスターリング冷凍機において、上記スタ
ーリング冷凍機本体の振動を検知する振動センサ手段と
上記判定手段により冷媒ガスのガス漏れを判定したとき
上記振動センサ手段により検知する振動が最小になるよ
うに上記スターリング冷凍機の電源周波数を調整する電
源周波数調整手段を設けたことを特徴とする。The Stirling refrigerator according to claim 2 is
2. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein the vibration sensor means for detecting vibration of the main body of the Stirling refrigerator and the judging means determine that vibration detected by the vibration sensor means is minimized. And a power frequency adjusting means for adjusting the power frequency of the Stirling refrigerator.
【００１１】従って、判定手段で、冷媒ガスのガス漏れ
が生じていると判定したとき電源周波数調整手段でスタ
ーリング冷凍機の電源周波数の調整を行い、振動センサ
手段で検知するスターリング冷凍機本体の振動が最小に
なるようにする。その結果、冷媒ガスのガス漏れが生
じ、内部ガス圧が低下したときでもスターリング冷凍機
をその時点における最適の状態で運転することができ
る。Therefore, when the judging means judges that the refrigerant gas is leaking, the power supply frequency adjusting means adjusts the power supply frequency of the Stirling refrigerator and the vibration sensor means detects the vibration of the Stirling refrigerator body. Is minimized. As a result, the Stirling refrigerator can be operated in an optimal state at that time even when the refrigerant gas leaks and the internal gas pressure decreases.
【００１２】また、請求項３のスターリング冷凍機は、
請求項１記載のスターリング冷凍機において、上記スタ
ーリング冷凍機の放熱部に該放熱部の温度を検出する温
度センサ手段を設け、該温度センサ手段で検出した上記
放熱部の温度が予め定めた所定の値より高くなったと
き、スターリング冷凍機の電源電圧を低下させる電源電
圧調整手段を設けたことを特徴とする。Further, the Stirling refrigerator according to claim 3 is:
2. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein a temperature sensor for detecting the temperature of the heat radiator is provided in a heat radiator of the Stirling refrigerator, and the temperature of the heat radiator detected by the temperature sensor is a predetermined temperature. A power supply voltage adjusting means for reducing the power supply voltage of the Stirling refrigerator when the value becomes higher than the value is provided.
【００１３】従って、温度センサ手段によりスターリン
グ冷凍機の放熱部の温度を検出し、この検出した温度を
予め設定した所定の値の温度と比較し、所定の値の温度
より高くなると電源電圧調整手段でスターリング冷凍機
の電源電圧を低下させる。その結果、上記放熱部の温度
を低下させることができ、使用部品の高温による破損を
防止できる。Accordingly, the temperature of the heat radiating portion of the Stirling refrigerator is detected by the temperature sensor means, and the detected temperature is compared with a predetermined predetermined temperature. Reduces the power supply voltage of the Stirling refrigerator. As a result, the temperature of the heat radiating section can be reduced, and damage to the used component due to high temperature can be prevented.
【００１４】また、請求項４のスターリング冷凍機は、
請求項１のスターリング冷凍機において、上記シリンダ
内の内部ガス圧を検出するガス圧検知センサ手段と、該
ガス圧検知センサ手段で検出した運転中のガス圧と予め
定めた基準となる内部ガス圧の挙動差が予め定めた所定
値より大きいとき上記ピストンとディスプレーサが衝突
状態にあると判定する衝突判定手段と、該衝突判定手段
でピストンとディスプレーサが衝突状態にあると判定し
たときスターリング冷凍機の運転を停止させる運転制御
手段を設けたことを特徴とする。The Stirling refrigerator according to claim 4 is
2. A Stirling refrigerator according to claim 1, wherein a gas pressure detecting sensor means for detecting an internal gas pressure in said cylinder, and a gas pressure during operation detected by said gas pressure detecting sensor means and a predetermined internal gas pressure. When the behavior difference between the piston and the displacer is greater than a predetermined value, the collision determination means determines that the piston and the displacer are in a collision state. When the collision determination means determines that the piston and the displacer are in a collision state, the Stirling refrigerator is An operation control means for stopping the operation is provided.
【００１５】従って、スターリング冷凍機の運転中にお
けるシリンダ内のガス圧をガス圧検知センサ手段で検出
し、このガス圧を予め定めた基準となるガス圧と比較す
る。そして、両者のガス圧の挙動差が予め定めた所定の
値より大きくなると、衝突判定手段でピストンとディス
プレーサが衝突状態にあると判定し、運転制御手段によ
りスターリング冷凍機の運転を停止させてピストンとデ
ィスプレーサの衝突による事故を防止する。Therefore, the gas pressure in the cylinder during the operation of the Stirling refrigerator is detected by the gas pressure detecting sensor means, and this gas pressure is compared with a predetermined reference gas pressure. When the difference between the gas pressure behaviors of the two becomes larger than a predetermined value, the collision determining means determines that the piston and the displacer are in a collision state, and the operation control means stops the operation of the Stirling refrigerator and stops the piston operation. To prevent accidents due to collision between the displacer and the displacer.
【００１６】また、請求項５のスターリング冷凍機は、
請求項１のスターリング冷凍機において、上記スターリ
ング冷凍機本体の振動波形を検出する振動センサ手段
と、該振動センサ手段で検出した運転中におけるスター
リング冷凍機本体の振動波形と予め定めた基準となる振
動波形の挙動差が予め定めた所定値より大きいとき上記
ピストンとディスプレーサが衝突状態にあると判定する
衝突判定手段と、該衝突判定手段でピストンとディスプ
レーサが衝突状態にあると判定したときスターリング冷
凍機の運転を停止させる運転制御手段を設けたことを特
徴とする。The Stirling refrigerator according to claim 5 is
2. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein the vibration sensor detects a vibration waveform of the Stirling refrigerator main body, and the vibration waveform of the Stirling refrigerator main body during operation detected by the vibration sensor means is a predetermined reference vibration. Collision determining means for determining that the piston and the displacer are in a collision state when the difference in waveform behavior is greater than a predetermined value; and a Stirling refrigerator when the collision determining means determines that the piston and the displacer are in a collision state. An operation control means for stopping the operation is provided.
【００１７】従って、運転中におけるスターリング冷凍
機本体の振動波形を振動センサ手段で検出し、この検出
した振動波形を予め定めた基準となる振動波形と比較す
る。そして、両者の振動波形の挙動差が予め定めた所定
の値より大きいと衝突判定手段でピストンとディスプレ
ーサが衝突状態にあると判定し、運転制御手段によりス
ターリング冷凍機の運転を停止させて、ピストンとディ
スプレーサの衝突による事故を防止する。Accordingly, the vibration waveform of the Stirling refrigerator during operation is detected by the vibration sensor means, and the detected vibration waveform is compared with a predetermined reference vibration waveform. When the behavior difference between the two vibration waveforms is larger than a predetermined value, the collision determining means determines that the piston and the displacer are in a collision state, and the operation control means stops the operation of the Stirling refrigerator, To prevent accidents due to collision between the displacer and the displacer.
【００１８】[0018]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
とともに説明する。 （実施形態１）図１、本発明の実施の形態に係るフリー
ピストン型スターリング冷凍機の全体構成図である。図
１を用いて先ず本発明の動作原理を説明する。なお、図
１に示す本発明の全体構成図では共振用ガスバネの代わ
りに共振用コイルバネを用いている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. (Embodiment 1) FIG. 1 is an overall configuration diagram of a free piston type Stirling refrigerator according to an embodiment of the present invention. First, the operation principle of the present invention will be described with reference to FIG. Note that, in the overall configuration diagram of the present invention shown in FIG. 1, a resonance coil spring is used instead of the resonance gas spring.
【００１９】図１において、ピストン２はリニアモータ
６により駆動され、共振用バネ５により正弦運動する。
ピストン２の動きにより圧縮空間８内の冷媒ガスは正弦
状の圧力変化を示す。圧縮された冷媒ガスは放熱部１０
で圧縮熱を放出し、ディスプレーサ１内にある再生器３
で予冷され膨張空間７に入る。膨張空間７の作動ガスは
ディスプレーサ１の動きにより膨張し温度は低下する。
膨張空間７内の冷媒ガスの圧力は、圧縮空間８内の圧力
とある位相差を持って正弦変化する。すなわちディスプ
レーサ１はピストン２に対しある位相差を持って摺動す
ることになる。In FIG. 1, the piston 2 is driven by a linear motor 6 and moves sinusoidally by a resonance spring 5.
Due to the movement of the piston 2, the refrigerant gas in the compression space 8 exhibits a sinusoidal pressure change. The compressed refrigerant gas is supplied to the radiator 10
To release the compression heat, and the regenerator 3 in the displacer 1
And enters the expansion space 7. The working gas in the expansion space 7 expands due to the movement of the displacer 1 and its temperature decreases.
The pressure of the refrigerant gas in the expansion space 7 changes sinusoidally with a certain phase difference from the pressure in the compression space 8. That is, the displacer 1 slides with a certain phase difference with respect to the piston 2.
【００２０】膨張空間７での冷凍能力はディスプレーサ
１の摺動の仕方に大きく影響を受けるが、この振幅はピ
ストン２とディスプレーサ１の位相差、すなわち膨張空
間７と圧縮空間８との時間変化する圧力差によって生じ
るディスプレーサ１とピストン２の動きの差に影響を受
ける。一般に９０度程度が最適位相差といわれている。
一般的にピストン２とディスプレーサ１の位相差はガス
圧あるいはバネに依存し、ガス圧変化等によって位相差
が変化するため、冷凍機は一定状態の運転しかできな
い。この位相差は運転条件が同一であればディスプレー
サ１の質量及び共振用バネ４のバネ定数及び動作周波数
により決まるものである。ディスプレーサ１の質量は設
計時に決まるものでこれを運転時に変えることは不可能
である。The refrigerating capacity in the expansion space 7 is greatly affected by the manner in which the displacer 1 slides, and this amplitude changes with time in the phase difference between the piston 2 and the displacer 1, ie, the time between the expansion space 7 and the compression space 8. It is affected by the difference in the movement of the displacer 1 and the piston 2 caused by the pressure difference. Generally, about 90 degrees is said to be the optimum phase difference.
Generally, the phase difference between the piston 2 and the displacer 1 depends on the gas pressure or the spring, and the phase difference changes due to a change in the gas pressure or the like, so that the refrigerator can be operated only in a constant state. This phase difference is determined by the mass of the displacer 1, the spring constant of the resonating spring 4, and the operating frequency if the operating conditions are the same. The mass of the displacer 1 is determined at the time of design and cannot be changed during operation.
【００２１】このとき、ピストン内部に封入されている
冷媒ガスの充填圧力が正規の圧力より低下すると（ガス
のリークを生じた場合）、ピストン２とディスプレーサ
１との位相差は正規の圧力の場合の位相差より低下する
傾向がある。図２はこの状態を示すグラフである。例え
ばガス圧が２４kg/cm2から１４kg/cm2まで変化した場
合、位相差が６５度から４８度まで変化することが読み
とれる。従って、振動センサを冷凍機内部のピストン及
びディスプレーサ部にそれぞれ取り付け両者の位相差の
検知を行うことによってガス圧の変化すなわち冷媒ガス
の充填圧力の低下を検出することが可能になる。At this time, when the filling pressure of the refrigerant gas sealed in the piston becomes lower than the normal pressure (when gas leaks), the phase difference between the piston 2 and the displacer 1 becomes equal to the normal pressure. Tend to be lower than the phase difference. FIG. 2 is a graph showing this state. For example, when the gas pressure changes from 24 kg / cm 2 to 14 kg / cm 2, it can be seen that the phase difference changes from 65 degrees to 48 degrees. Therefore, it is possible to detect a change in gas pressure, that is, a decrease in refrigerant gas filling pressure, by attaching a vibration sensor to the piston and the displacer section inside the refrigerator and detecting the phase difference between the two.
【００２２】図３はこの場合の制御回路のブロック図で
あり、図４は制御のフローチャートである。図３におい
て、ピストン２の内部に組み込まれた振動センサ１１か
らのピストン２の位置信号はアンプ１４で増幅して制御
マイコン１６に入力し、ディスプレーサ１の内部に組み
込まれた振動センサ１２からのディスプレーサ１の位置
信号はアンプ１５で増幅して制御マイコン１６に入力す
る。また、冷却面の温度を検出する温度センサ１３から
の温度情報も制御マイコン１６に入力する。FIG. 3 is a block diagram of the control circuit in this case, and FIG. 4 is a flowchart of the control. 3, the position signal of the piston 2 from the vibration sensor 11 incorporated in the piston 2 is amplified by the amplifier 14 and input to the control microcomputer 16, and the displacement signal from the vibration sensor 12 incorporated in the displacer 1 is obtained. The position signal of 1 is amplified by the amplifier 15 and input to the control microcomputer 16. Further, temperature information from the temperature sensor 13 for detecting the temperature of the cooling surface is also input to the control microcomputer 16.
【００２３】制御マイコン１６では上記の各入力信号に
基づきスターリング冷凍機１８を制御するための制御信
号を導出し、この制御信号はＰＷＭ出力部１７でパルス
幅変調されてスターリング冷凍機１８を制御する。The control microcomputer 16 derives a control signal for controlling the Stirling refrigerator 18 based on each of the above input signals, and the control signal is pulse width modulated by the PWM output unit 17 to control the Stirling refrigerator 18. .
【００２４】図４は上記の制御マイコン１６によりスタ
ーリング冷凍機１８の動作制御を行う場合のフローチャ
ートである。ステップＳ１でスターリング冷凍機１８の
運転が開始されると温度センサ１３より入力される冷却
面の温度情報より初期運転開始後冷凍機の冷却面の表面
温度を監視し、ステップＳ２でこの表面温度が一定状態
になるのを待つ。これは冷凍機の運転が安定化するまで
の時間を確保するためである。FIG. 4 is a flowchart in the case where the control microcomputer 16 controls the operation of the Stirling refrigerator 18. When the operation of the Stirling refrigerator 18 is started in step S1, the surface temperature of the cooling surface of the refrigerator is monitored after the initial operation is started based on the cooling surface temperature information input from the temperature sensor 13, and in step S2, the surface temperature is reduced. Wait for a steady state. This is to secure time until the operation of the refrigerator is stabilized.
【００２５】冷却面の温度が一定状態になるとステップ
Ｓ３でピストン２及びディスプレーサ１に取り付けた振
動センサ１１及び１２から制御マイコン１６に入力され
る位置信号の振動波形よりピストン２とディスプレーサ
１との位相差を検出し、これを初期位相差として記憶す
る。その後、ステップＳ４で一定時間運転を行わせ、一
定時間経過後にステップＳ５で再度ピストン２とディス
プレーサ１との位相差を検出する。そして、この再度検
出した位相差をステップＳ６で上記の初期位相差と比較
し、予め定めた値より小さくなっている場合には、ガス
圧が低下したことになりステップＳ７でガス漏れと判断
しステップＳ８で冷凍機の運転を停止させる。この場
合、位相差の低下度合がどの程度であればガス漏れと判
断するかは冷凍機の能力や使用温度帯の違い等により相
違するので一定ではなく予め試行により定め設定するよ
うにする。When the temperature of the cooling surface becomes constant, the position of the piston 2 and the displacer 1 is determined from the vibration waveform of the position signal input to the control microcomputer 16 from the vibration sensors 11 and 12 attached to the piston 2 and the displacer 1 in step S3. The phase difference is detected and stored as an initial phase difference. Thereafter, the operation is performed for a predetermined time in step S4, and after a lapse of the predetermined time, the phase difference between the piston 2 and the displacer 1 is detected again in step S5. Then, the phase difference detected again is compared with the initial phase difference in step S6. If the phase difference is smaller than a predetermined value, the gas pressure has decreased and it is determined in step S7 that there is a gas leak. In step S8, the operation of the refrigerator is stopped. In this case, the degree to which the phase difference is reduced is determined to be a gas leak depending on the capacity of the refrigerator or the difference in the operating temperature range.
【００２６】なお、実施形態では共振用コイルバネを用
いた場合で説明したが、共振用ガスバネを用いた場合で
あってもガス圧の変化とピストン・ディスプレーサの位
相差を振動センサにより検出が可能なので図４に示す制
御を行うことが可能である。Although the embodiment has been described using the resonance coil spring, the change in gas pressure and the phase difference between the piston and the displacer can be detected by the vibration sensor even when the resonance gas spring is used. The control shown in FIG. 4 can be performed.
【００２７】（実施形態２）図５は本発明の第２の実施
形態の構成を示すブロック図であり、図６はそのフロー
チャートである。図５において２０はスターリング冷凍
機１８の本体の外郭部に取り付けられた振動センサであ
り、該振動センサ２０の出力はアンプ２２で増幅して制
御マイコン２３に入力する。１３はスターリング冷凍機
１８の冷却面に取り付けた温度センサであって、その出
力は上記制御マイコン２３に入力する。(Embodiment 2) FIG. 5 is a block diagram showing a configuration of a second embodiment of the present invention, and FIG. 6 is a flowchart thereof. In FIG. 5, reference numeral 20 denotes a vibration sensor attached to the outer shell of the main body of the Stirling refrigerator 18. The output of the vibration sensor 20 is amplified by an amplifier 22 and input to a control microcomputer 23. Reference numeral 13 denotes a temperature sensor attached to the cooling surface of the Stirling refrigerator 18, and its output is input to the control microcomputer 23.
【００２８】制御マイコン２３では上記の各入力信号に
基づきスターリング冷凍機１８を制御するための制御信
号を導出し、この制御信号はＰＷＭ出力部１７でパルス
幅変調されてスターリング冷凍機１８を制御する。The control microcomputer 23 derives a control signal for controlling the Stirling refrigerator 18 based on each of the above input signals, and this control signal is pulse width modulated by the PWM output unit 17 to control the Stirling refrigerator 18. .
【００２９】図６は上記制御マイコン２３によりスター
リング冷凍機１８の動作制御を行う場合のフローチャー
トである。ステップＳ１０でスターリング冷凍機１８の
運転を開始すると、冷却部は温度が低下し、放熱部１０
は温度が上昇する。このとき、スターリング冷凍機１８
の冷却面に取り付けた温度センサ１３により冷却面の温
度を検出し、この温度情報を制御マイコン２３に入力す
る。ステップＳ１１で冷却面の外表面の温度が安定した
状態になったことを制御マイコン２３が判断すると、ス
テップＳ１２でスターリング冷凍機１８の本体に取り付
けられている振動センサ２０からの冷凍機の振動情報を
制御マイコン２３が検知しこれを初期値として記憶す
る。スターリング冷凍機１８はピストン・ディスプレー
サの振動により、本体のケーシング自体が振動するの
で、振動センサ２０はその振動を検知する。FIG. 6 is a flowchart in the case where the operation of the Stirling refrigerator 18 is controlled by the control microcomputer 23. When the operation of the Stirling refrigerator 18 is started in step S10, the temperature of the cooling unit decreases, and the temperature of the cooling unit 10 decreases.
Rises in temperature. At this time, the Stirling refrigerator 18
The temperature of the cooling surface is detected by the temperature sensor 13 attached to the cooling surface, and this temperature information is input to the control microcomputer 23. When the control microcomputer 23 determines that the temperature of the outer surface of the cooling surface has become stable in step S11, the vibration information of the refrigerator from the vibration sensor 20 attached to the main body of the Stirling refrigerator 18 in step S12. Is detected by the control microcomputer 23 and stored as an initial value. In the Stirling refrigerator 18, the casing itself of the main body vibrates due to the vibration of the piston displacer, and the vibration sensor 20 detects the vibration.
【００３０】その後スターリング冷凍機１８は運転を継
続し、ステップＳ１３で予め定めた一定時間が経過する
と、ステップＳ１４でその時点におけるスターリング冷
凍機１８の本体の振動を上記振動センサ２０で再度検知
する。次にステップＳ１５において上記ステップＳ１２
で検出した振動と上記ステップＳ１４で検出した振動を
比較し、ステップＳ１４で検出した振動の方が大きい場
合はステップＳ１６でスターリング冷凍機１８の電源周
波数の調整を行う。そして、上記ステップＳ１５とＳ１
６でスターリング冷凍機１８の電源周波数を上記振動セ
ンサ２０で検出する振動レベルが最小になるように調整
する。Thereafter, the Stirling refrigerating machine 18 continues to operate, and when a predetermined period of time elapses in step S13, the vibration of the main body of the Stirling refrigerating machine 18 at that time is detected again by the vibration sensor 20 in step S14. Next, in step S15, step S12 is performed.
The vibration detected in step S14 is compared with the vibration detected in step S14. If the vibration detected in step S14 is larger, the power supply frequency of the Stirling refrigerator 18 is adjusted in step S16. Then, the above steps S15 and S1
In step 6, the power supply frequency of the Stirling refrigerator 18 is adjusted so that the vibration level detected by the vibration sensor 20 is minimized.
【００３１】上記のように本実施形態２によるとスター
リング冷凍機１８が運転開始後冷媒ガスのガス漏れが生
じた場合、共振用バネの共振点が移動するがスターリン
グ冷凍機１８の振動を最小にするように該スターリング
冷凍機１８の電源駆動回路により電源周波数を調整する
ので、運転開始後ガス圧低下時点での最適制御を行わせ
ることができる。As described above, according to the second embodiment, when refrigerant gas leaks after the Stirling refrigerator 18 starts operating, the resonance point of the resonance spring moves but the vibration of the Stirling refrigerator 18 is minimized. Since the power supply frequency is adjusted by the power supply drive circuit of the Stirling refrigerator 18 so that optimal control can be performed when the gas pressure drops after the start of operation.
【００３２】（実施形態３）本発明の第３の実施形態を
図７を用いて説明する。本実施形態３は、上述する実施
形態１のスターリング冷凍機において高温部の温度上昇
を抑制し冷凍機の破損を防止するようにしたものであ
る。図７においてステップＳ２０でスターリング冷凍機
１８が運転を開始すると、冷却部は温度が低下し、放熱
部１０は温度が上昇する。スターリング冷凍機１８の放
熱部１０には温度センサ２１が取り付けられており、こ
の温度センサ２１によりスターリング冷凍機１８の放熱
部１０の冷却温度及び放熱温度をそれぞれ検知する。そ
して、ステップＳ２１で放熱部１０の温度が予め定めた
所定の温度Ｔを超えるか否かを検出し、所定の温度Ｔを
超えるとステップＳ２２でスターリング冷凍機の電源電
圧を抑制する。その結果スターリング冷凍機１８の出力
が低下し、放熱部１０等の高温部の温度上昇を防止し
て、温度上昇による高温部の破損を防ぐことができる。(Embodiment 3) A third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. In the third embodiment, in the Stirling refrigerator of the first embodiment described above, a rise in the temperature of a high-temperature portion is suppressed to prevent breakage of the refrigerator. In FIG. 7, when the Stirling refrigerator 18 starts operating in step S20, the temperature of the cooling unit decreases, and the temperature of the heat radiation unit 10 increases. A temperature sensor 21 is attached to the heat radiating section 10 of the Stirling refrigerator 18, and the temperature sensor 21 detects a cooling temperature and a heat radiation temperature of the heat radiating section 10 of the Stirling refrigerator 18, respectively. Then, in step S21, it is detected whether or not the temperature of the heat radiating unit 10 exceeds a predetermined temperature T. If the temperature exceeds the predetermined temperature T, the power supply voltage of the Stirling refrigerator is suppressed in step S22. As a result, the output of the Stirling refrigerator 18 decreases, and the temperature of the high-temperature portion such as the heat radiating portion 10 can be prevented from rising, and the high-temperature portion can be prevented from being damaged by the temperature rise.
【００３３】（実施形態４）本発明の第４の実施形態を
図８に示すフローチャートを用いて説明する。本実施形
態４は上述する実施形態１のスターリング冷凍機におい
て、膨張空間７と圧縮空間８の内部ガス圧をそれぞれ検
知する圧力検知センサを設け、これらの圧力検知センサ
で運転中の内部ガス圧を検知し、ガス漏れを起こした場
合の圧力検知センサで検知する内部ガス圧の変化よりデ
ィスプレーサ１とピストン２の衝突あるいは衝突の可能
性を事前に検出してこの衝突を防止するようにしたもの
である。(Embodiment 4) A fourth embodiment of the present invention will be described with reference to a flowchart shown in FIG. In the fourth embodiment, the Stirling refrigerator of the first embodiment described above is provided with pressure detection sensors for detecting the internal gas pressures of the expansion space 7 and the compression space 8, respectively. When a gas leak occurs, a collision or a possibility of collision between the displacer 1 and the piston 2 is detected in advance from a change in the internal gas pressure detected by the pressure detection sensor in the event of gas leakage, and this collision is prevented. is there.
【００３４】図８に示すフローチャートにおいてステッ
プＳ３０でスターリング冷凍機１８が運転を開始する
と、このスターリング冷凍機のフリーピストン型スター
リングサイクルでは、ディスプレーサ１はピストン２に
対してある位相差を持って摺動する。運転開始後スター
リング冷凍機１８が定常運転に達したときステップＳ３
１で上記圧力検知センサにより内部ガス圧を検知する
と、ある一定の正弦波の圧力変動が検出される。この初
期データのガス圧波形を制御マイコンに正常データとし
て記憶する。In the flowchart shown in FIG. 8, when the Stirling refrigerator 18 starts operating in step S30, in the free piston type Stirling cycle of this Stirling refrigerator, the displacer 1 slides with a certain phase difference with respect to the piston 2. I do. Step S3 when the Stirling refrigerator 18 has reached a steady operation after the start of operation
When the internal gas pressure is detected by the pressure detection sensor at 1, a certain sine wave pressure fluctuation is detected. The gas pressure waveform of the initial data is stored as normal data in the control microcomputer.
【００３５】その後運転を継続してステップＳ３２で圧
力検知センサにより内部ガス圧の現在値を検出するが、
ディスプレーサ１とピストン２が衝突するか衝突を起こ
しそうになると、圧力波形のピーク値が上昇したり、波
形歪が生じ圧力波形が変化する。ステップＳ３３では、
ステップＳ３１とステップＳ３２で検出した内部ガス圧
波形を制御マイコンで比較する。そして、ステップＳ３
２で検出した現在値の内部ガス圧波形がステップＳ３１
で初期値として記憶した正規の正常な内部ガス圧波形よ
り予め定めた一定値以上ずれている場合は、制御マイコ
ンはディスプレーサ１とピストン２が衝突あるいは衝突
のおそれありと判断し、スターリング冷凍機１８の入力
を低下させる。この場合、ディスプレーサ１とピストン
２が衝突あるいは衝突のおそれありと判断する場合の判
断基準は内部ガス圧の正常値に比べて現在値のピーク値
と波形歪の上昇が予め定めた所定の値を超えるか否かに
おくようにする。Thereafter, the operation is continued, and in step S32, the current value of the internal gas pressure is detected by the pressure detection sensor.
When the displacer 1 and the piston 2 collide or are about to collide with each other, the peak value of the pressure waveform increases or waveform distortion occurs, and the pressure waveform changes. In step S33,
The control microcomputer compares the internal gas pressure waveforms detected in steps S31 and S32. Then, step S3
The internal gas pressure waveform of the present value detected in step 2 is
When the control microcomputer deviates from the normal internal gas pressure waveform stored as the initial value by a predetermined value or more, the control microcomputer determines that the displacer 1 and the piston 2 have a collision or a collision may occur, and the Stirling refrigerator 18 Decrease input. In this case, the criterion for judging that the displacer 1 and the piston 2 are in collision or a possibility of collision is a predetermined value in which the peak value of the current value and the rise of the waveform distortion are predetermined in comparison with the normal value of the internal gas pressure. Be sure to keep it.
【００３６】（実施形態５）本発明の第５の実施形態を
図５及び図９を用いて説明する。本実施形態５は上述す
る実施形態１のスターリング冷凍機において、スターリ
ング冷凍機１８の本体の外郭部に振動センサ２０を取り
付け、図５に示すように上記振動センサ２０の出力をア
ンプ２２で増幅して制御マイコン２３に入力する。また
１３はスターリング冷凍機１８の冷却面に取り付けた温
度センサであり、この温度センサ１３で検出した冷却面
の温度情報も制御マイコン２３に入力する。制御マイコ
ン２３は上記振動センサ２０及び温度センサ１３からの
信号に基づき制御信号を出力しＰＷＭ出力部１７でパル
ス幅変調を施し、スターリング冷凍機１８を制御する。(Embodiment 5) A fifth embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the fifth embodiment, in the Stirling refrigerator of the first embodiment described above, a vibration sensor 20 is attached to the outer periphery of the main body of the Stirling refrigerator 18, and the output of the vibration sensor 20 is amplified by an amplifier 22 as shown in FIG. To the control microcomputer 23. Reference numeral 13 denotes a temperature sensor attached to the cooling surface of the Stirling refrigerator 18, and temperature information of the cooling surface detected by the temperature sensor 13 is also input to the control microcomputer 23. The control microcomputer 23 outputs a control signal based on signals from the vibration sensor 20 and the temperature sensor 13, performs pulse width modulation in the PWM output unit 17, and controls the Stirling refrigerator 18.
【００３７】図９は上記制御マイコン２３によりスター
リング冷凍機１８の動作制御を行う場合のフローチャー
トである。ステップＳ４０でスターリング冷凍機１８の
運転を開始すると、このスターリング冷凍機のフリーピ
ストン型スターリングサイクルではディスプレーサ１は
ピストン２に対してある位相差を持って摺動する。運転
開始後、温度センサ１３により冷却面の温度を監視し、
この温度が制御マイコン２３によりステップＳ４１で安
定したことを検出すると、ステップＳ４２でスターリン
グ冷凍機１８の本体に取り付けられた振動センサ２０で
共振用バネ４、５によるディスプレーサ１及びピストン
２の内部挙動を検知し、この振動情報を制御マイコン２
３は初期値の正常データとして記憶する。FIG. 9 is a flow chart when the operation of the Stirling refrigerator 18 is controlled by the control microcomputer 23. When the operation of the Stirling refrigerator 18 is started in step S40, the displacer 1 slides with a certain phase difference with respect to the piston 2 in the free piston type Stirling cycle of the Stirling refrigerator. After the start of operation, the temperature of the cooling surface is monitored by the temperature sensor 13,
When this temperature is detected by the control microcomputer 23 to be stable in step S41, the internal behavior of the displacer 1 and the piston 2 by the resonance springs 4 and 5 is detected by the vibration sensor 20 attached to the main body of the Stirling refrigerator 18 in step S42. Detects this vibration information and sends it to the control microcomputer 2
3 is stored as normal data of the initial value.
【００３８】その後、スターリング冷凍機１８は運転を
継続し、振動センサ２０はステップＳ４３で本体の振動
を検出し続けるが、ピストン２とディスプレーサ１が衝
突を起こしそうになったり、衝突を起こすと衝撃が生
じ、これを振動センサ２０が検出して制御マイコン２３
が検知する。そして、ステップＳ４４で振動センサ２０
が検出した本体のその時点における振動をステップＳ４
２で初期値として記憶した正常データと比較し、上記の
その時点の振動が初期値として記憶した正常データより
予め定めた値以上に大きいと、制御マイコン２３はピス
トン２とディスプレーサ１が衝突をしたか衝突を起こし
そうになったものと判断し、ステップＳ４５でスターリ
ング冷凍機１８への入力を低下させ、衝突を回避するよ
うにする。Thereafter, the Stirling refrigerator 18 continues to operate, and the vibration sensor 20 continues to detect the vibration of the main body in step S43. However, when the piston 2 and the displacer 1 are likely to collide with each other, or when the collision occurs, the impact is reduced. Is detected by the vibration sensor 20 and the control microcomputer 23
Is detected. Then, in step S44, the vibration sensor 20
The detected vibration of the main body at step S4
Compared with the normal data stored as the initial value in Step 2, the control microcomputer 23 collides the piston 2 and the displacer 1 if the above-mentioned vibration at that time is larger than the predetermined value than the normal data stored as the initial value. In step S45, the input to the Stirling refrigerator 18 is reduced to avoid the collision.
【００３９】[0039]
【発明の効果】請求項１によると、位置検出手段でピス
トンとディスプレーサの位置検出を行い、検出した位置
信号と正規状態との位相のずれを検出するだけの簡単な
構成でスターリング冷凍機の冷媒ガスの漏れを確実に検
出することが可能になる。According to the first aspect of the present invention, the position of the piston and the displacer is detected by the position detecting means, and the refrigerant of the Stirling refrigerating machine has a simple structure which only detects the phase shift between the detected position signal and the normal state. Gas leakage can be reliably detected.
【００４０】また、請求項２によると、請求項１の効果
に加え、冷媒ガスのガス漏れを検出した場合でも、スタ
ーリング冷凍機の電源周波数を振動センサの出力が最低
になるように調整するだけの簡単な構成で最適制御を行
わせることができる。According to the second aspect, in addition to the effect of the first aspect, even when gas leakage of the refrigerant gas is detected, the power supply frequency of the Stirling refrigerator is simply adjusted so that the output of the vibration sensor is minimized. Optimum control can be performed with the simple configuration described above.
【００４１】また、請求項３によると、請求項１の効果
に加え、スターリング冷凍機の放熱部の温度を温度セン
サで検出し、検出した温度が予め定めた値を超えるとス
ターリング冷凍機の出力を抑制するので簡単な構成で高
温部の温度が異常に上昇するのを抑制することができ、
使用部品の耐熱性の仕様を緩和することができる。According to the third aspect, in addition to the effect of the first aspect, the temperature of the radiator of the Stirling refrigerator is detected by the temperature sensor, and when the detected temperature exceeds a predetermined value, the output of the Stirling refrigerator is output. As a result, the temperature of the high-temperature section can be prevented from rising abnormally with a simple configuration.
The specification of the heat resistance of the used parts can be relaxed.
【００４２】また、請求項４によると、請求項１の効果
に加え、圧力検知センサにより内部ガス圧を検知し、こ
のガス圧が正常時のガス圧より予め定めた値以上に大き
くなると、これにより、ディスプレーサとピストンが衝
突あるいは衝突するおそれがあるものと判断してスター
リング冷凍機への入力を低下させるようにしているので
簡単な構成によりディスプレーサとピストンの衝突によ
る破壊を防止することができる。According to a fourth aspect of the present invention, in addition to the effect of the first aspect, the internal gas pressure is detected by a pressure detection sensor, and when the internal gas pressure becomes larger than a normal gas pressure by a predetermined value or more, the pressure is increased. Accordingly, it is determined that the displacer and the piston may collide or may collide with each other, and the input to the Stirling refrigerator is reduced. Therefore, it is possible to prevent destruction due to the collision between the displacer and the piston with a simple configuration.
【００４３】また、請求項５によると、請求項１の効果
に加え、振動センサによりピストンとディスプレーサの
衝突による振動を検出して、この検出によりスターリン
グ冷凍機の入力を低下させるので簡単な構成でピストン
とディスプレーサのその後の衝突を回避することがで
き、衝突による破壊を防止することができる。According to the fifth aspect, in addition to the effect of the first aspect, the vibration sensor detects the vibration caused by the collision between the piston and the displacer, and the input of the Stirling refrigerator is reduced by this detection. Subsequent collision between the piston and the displacer can be avoided, and destruction due to the collision can be prevented.
【図１】 フリーピストン型スターリング冷凍機の断面
図。FIG. 1 is a sectional view of a free piston type Stirling refrigerator.
【図２】 本発明の実施形態１における、スターリング
冷凍機のピストン・ディスプレーサの位相差と冷媒ガス
のガス圧の関係を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a phase difference of a piston / displacer of the Stirling refrigerator and a gas pressure of a refrigerant gas in the first embodiment of the present invention.
【図３】 本発明の実施形態１における、制御回路のブ
ロック図。FIG. 3 is a block diagram of a control circuit according to the first embodiment of the present invention.
【図４】 本発明の実施形態１における、制御動作のフ
ローチャート。FIG. 4 is a flowchart of a control operation according to the first embodiment of the present invention.
【図５】 本発明の実施形態２及び５における、制御回
路のブロック図。FIG. 5 is a block diagram of a control circuit according to the second and fifth embodiments of the present invention.
【図６】 本発明の実施形態２における、制御動作のフ
ローチャート。FIG. 6 is a flowchart of a control operation according to the second embodiment of the present invention.
【図７】 本発明の実施形態３における、制御動作のフ
ローチャート。FIG. 7 is a flowchart of a control operation according to the third embodiment of the present invention.
【図８】 本発明の実施形態４における、制御動作のフ
ローチャート。FIG. 8 is a flowchart of a control operation according to the fourth embodiment of the present invention.
【図９】 本発明の実施形態５における、制御動作のフ
ローチャート。FIG. 9 is a flowchart of a control operation according to the fifth embodiment of the present invention.
１…ディスプレーサ ２…ピストン ３…再生器 ４、５…共振用バネ ６…リニアモータ ７…膨張空間 ８…圧縮空間 ９…冷凍機本体 １０…放熱部 １１、１２、２０…振動センサ １３、２１…温度センサ １４、１５、２２…アンプ １６、２３…制御マイコン １７…ＰＷＭ出力部 １８…スターリング冷凍機本体 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Displacer 2 ... Piston 3 ... Regenerator 4, 5 ... Resonator spring 6 ... Linear motor 7 ... Expansion space 8 ... Compression space 9 ... Refrigerator main body 10 ... Heat radiating part 11, 12, 20 ... Vibration sensor 13, 21 ... Temperature sensors 14, 15, 22 ... Amplifiers 16, 23 ... Control microcomputer 17 ... PWM output unit 18 ... Stirling refrigerator
Claims (5)
間を形成するピストンと膨張空間を形成するディスプレ
ーサを設け、上記ピストンの往復運動によって圧縮空間
内で冷媒ガスを圧縮し、圧縮された冷媒ガスのガス圧で
上記ディスプレーサを上記ピストンに対して所定の位相
差を持って往復運動させ、上記ディスプレーサの往復運
動により上記膨張空間内で冷媒ガスを膨張させて冷却を
行うスターリング冷凍機において、上記ピストンとディ
スプレーサの各往復運動における位置を検出する位置検
出手段を設け、該位置検出手段で検出した位置信号より
運転中における上記ピストンとディスプレーサの位相差
を検出し、この検出した位相差を上記ピストンとディス
プレーサの予め記憶した正規の位相差と比較し、比較し
た位相差のずれが予め定めた所定の値より大きいとき上
記冷媒ガスのガス漏れがあったものと判定する判定手段
を設けたことを特徴とするスターリング冷凍機。A piston that elastically supports a cylinder to form a compression space and a displacer to form an expansion space, wherein a reciprocating motion of the piston compresses the refrigerant gas in the compression space; In a Stirling refrigerator that reciprocates the displacer with a predetermined phase difference with respect to the piston with the gas pressure of the gas and expands and cools the refrigerant gas in the expansion space by the reciprocation of the displacer, Position detecting means for detecting a position of each reciprocating movement of the piston and the displacer is provided, a phase difference between the piston and the displacer during operation is detected from a position signal detected by the position detecting means, and the detected phase difference is detected by the piston. And the regular phase difference stored in advance in the displacer, and the deviation of the compared phase difference is predicted. A Stirling refrigerating machine provided with a judging means for judging that the refrigerant gas has leaked when it is larger than a predetermined value.
知する振動センサ手段と上記判定手段により冷媒ガスの
ガス漏れを判定したとき上記振動センサ手段により検知
する振動が最小になるように上記スターリング冷凍機の
電源周波数を調整する電源周波数調整手段を設けたこと
を特徴とする請求項１記載のスターリング冷凍機。2. The Stirling refrigerator so that the vibration detected by the vibration sensor unit when the leakage of refrigerant gas is determined by the vibration sensor means for detecting vibration of the Stirling refrigerator body and the determination means is minimized. 2. A Stirling refrigerator according to claim 1, further comprising a power supply frequency adjusting means for adjusting the power supply frequency.
熱部の温度を検出する温度センサ手段を設け、該温度セ
ンサ手段で検出した上記放熱部の温度が予め定めた所定
の値より高くなったとき、スターリング冷凍機の電源電
圧を低下させる電源電圧調整手段を設けたことを特徴と
する請求項１記載のスターリング冷凍機。3. A radiator of the Stirling refrigerator has a temperature sensor for detecting a temperature of the radiator, and a temperature of the radiator detected by the temperature sensor is higher than a predetermined value. 2. The Stirling refrigerator according to claim 1, further comprising a power supply voltage adjusting means for reducing a power supply voltage of the Stirling refrigerator.
ガス圧検知センサ手段と、該ガス圧検知センサ手段で検
出した運転中のガス圧と予め定めた基準となる内部ガス
圧の挙動差が予め定めた所定値より大きいとき上記ピス
トンとディスプレーサが衝突状態にあると判定する衝突
判定手段と、該衝突判定手段でピストンとディスプレー
サが衝突状態にあると判定したときスターリング冷凍機
の運転を停止させる運転制御手段を設けたことを特徴と
する請求項１記載のスターリング冷凍機。4. A gas pressure detection sensor means for detecting an internal gas pressure in the cylinder, and a difference between a gas pressure during operation detected by the gas pressure detection sensor means and a predetermined reference internal gas pressure is determined. Collision determining means for determining that the piston and the displacer are in a collision state when the value is larger than a predetermined value, and stopping the operation of the Stirling refrigerator when the collision determination means determines that the piston and the displacer are in a collision state. The Stirling refrigerator according to claim 1, further comprising operation control means.
を検出する振動センサ手段と、該振動センサ手段で検出
した運転中におけるスターリング冷凍機本体の振動波形
と予め定めた基準となる振動波形の挙動差が予め定めた
所定値より大きいとき上記ピストンとディスプレーサが
衝突状態にあると判定する衝突判定手段と、該衝突判定
手段でピストンとディスプレーサが衝突状態にあると判
定したときスターリング冷凍機の運転を停止させる運転
制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載のスタ
ーリング冷凍機。5. A vibration sensor means for detecting a vibration waveform of the Stirling refrigerator main body, and a difference between a vibration waveform of the Stirling refrigerator main body during operation detected by the vibration sensor means and a predetermined reference vibration waveform. Is greater than a predetermined value, the collision determination means determines that the piston and the displacer are in a collision state, and stops the operation of the Stirling refrigerator when the collision determination means determines that the piston and the displacer are in a collision state. 2. The Stirling refrigerator according to claim 1, further comprising an operation control unit for causing the operation of the Stirling refrigerator.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10799399A JP3620575B2 (en) | 1999-04-15 | 1999-04-15 | Stirling refrigerator |
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Publications (2)
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