JP2001263230A - パルス管冷凍機用圧縮機 - Google Patents

パルス管冷凍機用圧縮機

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JP2001263230A
JP2001263230A JP2000081840A JP2000081840A JP2001263230A JP 2001263230 A JP2001263230 A JP 2001263230A JP 2000081840 A JP2000081840 A JP 2000081840A JP 2000081840 A JP2000081840 A JP 2000081840A JP 2001263230 A JP2001263230 A JP 2001263230A
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JP
Japan
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compressor
piston
cylinder
pulse tube
tube refrigerator
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JP2000081840A
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English (en)
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Yoshikatsu Hiratsuka
善勝 平塚
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B9/00Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
    • F25B9/14Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
    • F25B9/145Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle pulse-tube cycle

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 シリンダとピストンの中心軸のずれを防止
し、しかも全体として小型化を達成する。 【解決手段】 パルス管冷凍機用圧縮機は、圧縮機ケー
シングの内部の所定位置に固定されたピストン2と、駆
動源によりピストンに対して往復動されるシリンダ3
と、シリンダの長手方向の両端部を圧縮機ケーシグに対
して対のシリンダと、各シリンダの長手方向の両端部を
圧縮機ケーシングに対して往復動可能に支持する一対づ
つのの軸受け部材とを含むものである。パルス管冷凍機
用圧縮機は、軸受け部材としてフレクチャーばね4を採
用する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明はパルス管冷凍機に
好適な圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】従来から、スターリング型パルス管冷凍
機用の圧縮機として、ピストンをオックスフォード型軸
受け機構により往復動可能に支持し、駆動源によってピ
ストンを往復動させることによって冷媒ガスの圧縮を行
うようにしたものが採用されている(図3参照)。
【0003】この圧縮機は、圧縮機ケーシング(図示せ
ず)の所定位置に固定したシリンダ11と、シリンダ1
1内において往復動するピストン12と、ピストン12
を支持する支持軸13と、支持軸13の両端部を圧縮機
ケーシングに対して往復動可能に支持する1対のフレク
チャーばね14とを有している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記の構成の圧縮機に
おいては、ピストンが1対のフレクチャーばね14の外
方に位置しているとともに、フレクチャーばね14はス
トロークした状態において半径方向の剛性が弱くなり、
ピストン12などの自重で中心位置がずれてしまう。し
たがって、圧縮機を設計するに当たって、このずれに対
応するクリアランスを見込むことになるが、このクリア
ランスが圧縮機の稼働中も保持されるという保証はな
い。また、実際には、稼働中にピストン12が振れる可
能性があるが、設計時にこの振れ量を考慮することは困
難であるから、稼働中にピストン12がシリンダ11と
接触しないようにするためには十分に余裕を見てクリア
ランスを設定することが必要になる。そして、この場合
には、クリアランスが大きくなりすぎて圧縮効率が低下
してしまう。
【0005】また、ピストン12に摺動材を設けること
が考えられ、この場合にはクリアランスを必要以上に大
きくする必要がなくなるが、摺動材はピストン12の往
復動に伴って摩耗するので、圧縮機の寿命が短くなって
しまう。
【0006】さらに、支持軸を長くすればピストンの振
れを小さくすることができるが、この場合には、圧縮機
が全体として大型化してしまう。
【0007】そして、この圧縮機は、スターリング冷凍
機、パルス管冷凍機の何れにも適用することが可能であ
る。しかし、冷凍機の信頼性(寿命)の観点から考慮す
ると、スターリング冷凍機は膨脹部に機械的に往復動す
る可動部が存在しているので、図3の構成の圧縮機を採
用してもさほど不都合が顕著には現れない。また、スタ
ーリング冷凍機に適用する場合には、膨脹器側の信頼性
を確保するためには縦に配置しなければならないので、
冷凍機を使う際に施行上の問題がある。
【0008】
【発明の目的】この発明は上記の問題点に鑑みてなされ
たものであり、シリンダとピストンの中心軸のずれを防
止し、しかも全体として小型化を達成することができる
パルス管冷凍機用圧縮機を提供することを目的としてい
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】請求項1のパルス管冷凍
機用圧縮機は、圧縮機ケーシングの内部の所定位置に固
定されたピストンと、駆動源によりピストンに対して往
復動されるシリンダと、シリンダの長手方向の両端部を
圧縮機ケーシングに対して往復動可能に支持する1対の
軸受け部材とを含むものである。
【0010】請求項2のパルス管冷凍機用圧縮機は、圧
縮機ケーシングの中央部の所定位置に固定されたピスト
ンと、駆動源によりピストンのそれぞれの端部に対して
往復動される1対のシリンダと、各シリンダの長手方向
の両端部を圧縮機ケーシングに対して往復動可能に支持
する1対づつのの軸受け部材とを含むものである。
【0011】請求項3のパルス管冷凍機用圧縮機は、前
記軸受け部材としてフレクチャーばねを採用するもので
ある。
【0012】
【作用】請求項1のパルス管冷凍機用圧縮機であれば、
圧縮機ケーシングの内部の所定位置に固定されたピスト
ンに対して、駆動源によりシリンダを往復動させるとと
もに、1対の軸受け部材によって、シリンダの長手方向
の両端部を圧縮機ケーシングに対して往復動可能に支持
することができる。
【0013】したがって、シリンダとピストンの中心軸
のずれを防止して圧縮機効率を高めるとともに、圧縮機
のみならず冷凍機の信頼性を高めることができ、しかも
全体として小型化することができる。
【0014】請求項2のパルス管冷凍機用圧縮機であれ
ば、圧縮機ケーシングの中央部の所定位置に固定された
ピストンに対して、駆動源により各シリンダをピストン
のそれぞれの端部に対して往復動させるとともに、1対
づつのの軸受け部材によって、各シリンダの長手方向の
両端部を圧縮機ケーシングに対して往復動可能に支持す
ることができる。
【0015】したがって、シリンダとピストンの中心軸
のずれを防止して圧縮機効率を高めるとともに、圧縮機
のみならず冷凍機の信頼性を高めることができ、しかも
1次振動をキャンセルすることができるとともに、全体
として小型化することができる。
【0016】請求項3のパルス管冷凍機用圧縮機であれ
ば、前記軸受け部材としてフレクチャーばねを採用する
のであるから、請求項1または請求項2の作用に加え、
信頼性を一層高めることができる。
【0017】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、この
発明のパルス管冷凍機用圧縮機の実施の態様を詳細に説
明する。
【0018】図1はこの発明のパルス管冷凍機用圧縮機
の一実施態様を示す概略縦断面図である。
【0019】このパルス管冷凍機用圧縮機は、圧縮機ケ
ーシング1の内部に位置するようにピストン2を一方の
壁体に固定しているとともに、このピストン2に対して
往復動可能にシリンダ3を設けており、このシリンダ3
の長手方向の両端部を、軸受け部材の一種であるフレク
チャーばね4によって圧縮機ケーシング1に対して支持
している。そして、シリンダ3を包囲する永久磁石5b
および磁路形成部材5cと、磁路形成部材5cに形成し
た空隙に位置して、通電に応答して往復動するコイル部
材5aとを含む駆動源5を設け、コイル部材5aとシリ
ンダ3の所定位置とを連結部材6で連結している。
【0020】前記ピストン2は、その中心を貫通する冷
媒ガス流路2aを有している。
【0021】前記フレクチャーばね4は、円形の平板材
に複数本の渦巻き状のスリットを形成してなる従来公知
の構成を有している。
【0022】上記の構成のパルス管冷凍機用圧縮機の作
用は次の通りである。
【0023】駆動源5の固定子巻線に対する通電を制御
することにより、コイル部材5aを往復動させることが
でき、コイル部材5aの往復動に追従してシリンダ3を
往復動させることができ、この往復動および図示しない
弁の制御によって、冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出を行わ
せることができる。
【0024】また、この動作を行う間、シリンダ3の長
手方向の両端部をフレクチャーばね4によって支持して
いるので、シリンダ3とピストン2の中心軸のずれを防
止し、もしくは殆ど皆無にすることができる。もちろ
ん、シリンダ3を直接支持することにより、従来の圧縮
機で必要とされた支持軸を不要としているので、全体と
して小型化することができる。また、フレクチャーばね
4は摺動部分を有していない軸受けであるから、フレク
チャーばね4を採用することにより、この部分における
信頼性を高めることができる。
【0025】特に、パルス管冷凍機は機械的に動作する
ディスプレーサを有していないので、図1に示す構成の
圧縮機を採用することにより、パルス管冷凍機全体とし
ての信頼性(寿命)を向上させることができる。また、
パルス管冷凍機では冷凍性能の設置角度に対する依存性
がないのであるから、上記の利点が顕著になる。
【0026】図2はこの発明のパルス管冷凍機用圧縮機
の他の実施態様を示す概略縦断面図である。
【0027】このパルス管冷凍機用圧縮機が図1に示す
パルス管冷凍機用圧縮機と大きく異なる点は、固定式の
ピストン2の両側にシリンダ3を配置した対向型の構成
を採用した点のみである。
【0028】さらに説明する。
【0029】このパルス管冷凍機用圧縮機は、圧縮機ケ
ーシング1の内部に、支持部材2bを介してピストン2
を支持しているとともに、ピストン2の中央部におい
て、ピストン2を貫通する冷媒ガス流路2aと外部ガス
流路とを連通する連通部材2cを設けている。そして、
ピストン2の両端部に対応させてそれぞれシリンダ3を
設け、各シリンダ3の長手方向の両端部をフレクチャー
ばね4によって支持している。もちろん、各シリンダ3
に対応させて駆動源5を設けている。そして、各駆動源
5は、対応するシリンダ3を他方のシリンダ3と逆方向
に動作させるように固定子巻線に通電される。
【0030】したがって、この実施態様のパルス管冷凍
機用圧縮機を採用した場合には、両シリンダ3により同
時に冷媒ガスの吸入、圧縮、吐出を行うことができ、シ
リンダ3の内径およびストロークを前記実施態様と同じ
に設定すれば、吸入、圧縮、吐出される冷媒ガスの量を
倍増させることができる。
【0031】また、この動作を行う間、シリンダ3の長
手方向の両端部をフレクチャーばね4によって支持して
いるので、シリンダ3とピストン2の中心軸のずれを防
止し、もしくは殆ど皆無にすることができる。もちろ
ん、シリンダ3を直接支持することにより、従来の圧縮
機で必要とされた支持軸を不要としているので、全体と
して小型化することができる。また、フレクチャーばね
4は摺動部分を有していない軸受けであるから、フレク
チャーばね4を採用することにより、この部分における
信頼性を高めることができる。
【0032】さらに、両シリンダ3を互いに逆方向に動
作させるのであるから、1次振動をキャンセルすること
ができる。
【0033】
【発明の効果】請求項1の発明は、シリンダとピストン
の中心軸のずれを防止して圧縮機効率を高めるととも
に、圧縮機のみならず冷凍機の信頼性を高めることがで
き、しかも全体として小型化することができるという特
有の効果を奏する。
【0034】請求項2の発明は、シリンダとピストンの
中心軸のずれを防止して圧縮機効率を高めるとともに、
圧縮機のみならず冷凍機の信頼性を高めることができ、
しかも1次振動をキャンセルすることができるととも
に、全体として小型化することができるという特有の効
果を奏する。
【0035】請求項3の発明は、請求項1または請求項
2の効果に加え、信頼性を一層高めることができるとい
う特有の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明のパルス管冷凍機用圧縮機の一実施態
様を示す概略縦断面図である。
【図2】この発明のパルス管冷凍機用圧縮機の他の実施
態様を示す概略縦断面図である。
【図3】従来のパルス管冷凍機用圧縮機を示す概略縦断
面図である。
【符号の説明】
1 圧縮機ケーシング 2 ピストン 3 シリンダ 4 フレクチャーばね 5 駆動源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機ケーシング(1)の内部の所定位
    置に固定されたピストン(2)と、駆動源(5)により
    ピストン(2)に対して往復動されるシリンダ(3)
    と、シリンダ(3)の長手方向の両端部を圧縮機ケーシ
    ング(1)に対して往復動可能に支持する1対の軸受け
    部材(4)とを含むことを特徴とするパルス管冷凍機用
    圧縮機。
  2. 【請求項2】 圧縮機ケーシング(1)の中央部の所定
    位置に固定されたピストン(2)と、駆動源(5)によ
    りピストン(2)のそれぞれの端部に対して往復動され
    る1対のシリンダ(3)と、各シリンダ(3)の長手方
    向の両端部を圧縮機ケーシング(1)に対して往復動可
    能に支持する1対づつのの軸受け部材(4)とを含むこ
    とを特徴とするパルス管冷凍機用圧縮機。
  3. 【請求項3】 前記軸受け部材(4)はフレクチャーば
    ね(4)である請求項1または請求項2に記載のパルス
    管冷凍機用圧縮機。
JP2000081840A 2000-03-17 2000-03-17 パルス管冷凍機用圧縮機 Withdrawn JP2001263230A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107024021A (zh) * 2016-02-01 2017-08-08 同济大学 一种推移活塞系统及其在脉管制冷机中的应用
JP7489986B2 (ja) 2018-12-18 2024-05-24 メインスプリング エナジー, インコーポレイテッド 統合リニア発電機システム

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CN107024021B (zh) * 2016-02-01 2019-08-06 同济大学 一种推移活塞系统及其在脉管制冷机中的应用
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Effective date: 20040304