JP2001280728A - Refrigerator, direct acting mechanism, and rotary valve - Google Patents
Refrigerator, direct acting mechanism, and rotary valveInfo
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- 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
- F25B2309/006—Gas cycle refrigeration machines using a distributing valve of the rotary type
Landscapes
- Sliding Valves (AREA)
- Mechanically-Actuated Valves (AREA)
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、冷凍機に関し、特
にシリンダ内をディスプレーサが往復運動する冷凍機に
関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerator, and more particularly to a refrigerator in which a displacer reciprocates in a cylinder.
【０００２】[0002]
【従来の技術】シリンダ内にディスプレーサを配した従
来の冷凍機においては、シリンダの外周面とディスプレ
ーサの内周面との間の間隙部をシールするために、スリ
ッパシールが用いられる。スリッパシールは、ディスプ
レーサの外周面に形成された周方向の溝内に装填され、
シリンダの内周面に、その内周面を一周する帯状の領域
において接する。スリッパシールの材料として、耐摩耗
性に優れ、低摩擦の材料、例えば四フッ化エチレン等が
用いられる。2. Description of the Related Art In a conventional refrigerator in which a displacer is disposed in a cylinder, a slipper seal is used to seal a gap between an outer peripheral surface of the cylinder and an inner peripheral surface of the displacer. The slipper seal is loaded into a circumferential groove formed on the outer peripheral surface of the displacer,
It comes into contact with the inner peripheral surface of the cylinder in a band-shaped region that goes around the inner peripheral surface. As the material of the slipper seal, a material having excellent wear resistance and low friction, for example, ethylene tetrafluoride or the like is used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】スリッパシールの材料
として、耐摩耗性に優れた材料が用いられるが、長期間
使用すると、スリッパシールが次第に摩耗してしまう。
スリッパシールの摩耗は、シール性能の低下、さらには
冷凍能力の低下につながる。このため、冷凍能力の低下
を予防するために、定期的にスリッパシールを交換しな
ければならない。As the material of the slipper seal, a material having excellent wear resistance is used. However, if used for a long time, the slipper seal gradually wears.
Wear of the slipper seal leads to a reduction in sealing performance and further to a reduction in refrigeration capacity. For this reason, the slipper seal must be periodically replaced in order to prevent a decrease in the refrigeration capacity.
【０００４】また、スリッパシール以外にも、スコッチ
ヨークやロータリバルブ等のシール機能を有する摺動部
分が摩耗すると、これらの部品を交換しなければならな
い。[0004] In addition to the slipper seal, when a sliding part having a sealing function such as a scotch yoke or a rotary valve wears, these parts must be replaced.
【０００５】本発明の目的は、摺動部の摩耗を少なく
し、冷凍能力の低下を抑制することができる冷凍機を提
供することである。An object of the present invention is to provide a refrigerator capable of reducing abrasion of a sliding portion and suppressing a decrease in refrigerating capacity.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、シリンダと、前記シリンダ内に挿入され、該シリン
ダ内の一端に膨張空間を画定するディスプレーサと、前
記ディスプレーサの外周面上に形成され、該ディスプレ
ーサを一周する溝と、前記溝内に装填され、前記シリン
ダの内周面に、該内周面を一周する帯状の領域において
接触し、接触面がダイヤモンドライクカーボンからなる
薄膜で被覆されているスリッパシールとを有する冷凍機
が提供される。According to one aspect of the present invention, a cylinder, a displacer inserted into the cylinder and defining an expansion space at one end in the cylinder, and formed on an outer peripheral surface of the displacer. A groove surrounding the displacer, and a groove loaded in the groove, and contacting the inner peripheral surface of the cylinder in a band-shaped region surrounding the inner peripheral surface, and the contact surface is covered with a thin film made of diamond-like carbon. A refrigerator having a slipper seal provided.
【０００７】本発明の他の観点によると、シリンダと、
前記シリンダ内に挿入され、該シリンダ内の一端に膨張
空間を画定するディスプレーサと、前記ディスプレーサ
の外周面に形成され、前記膨張空間と、前記シリンダの
他端に画定されているシリンダ内の空間とを接続するガ
ス流路を画定する溝であって、該溝の少なくとも一部が
前記ディスプレーサの外周面の母線に対して傾いている
前記溝と、前記ディスプレーサの外周面を被覆するダイ
ヤモンドライクカーボンからなる薄膜とを有する冷凍機
が提供される。According to another aspect of the invention, a cylinder,
A displacer inserted into the cylinder and defining an expansion space at one end in the cylinder; and an expansion space formed on the outer peripheral surface of the displacer, and the space in the cylinder defined at the other end of the cylinder. A groove defining a gas flow path connecting the groove, at least a part of the groove is inclined with respect to a generatrix of an outer peripheral surface of the displacer, and diamond-like carbon covering the outer peripheral surface of the displacer. And a refrigerator having the same thin film.
【０００８】ダイヤモンドライクカーボンからなる薄膜
で接触面を被覆することにより、耐摩耗性を高めること
ができる。[0008] By coating the contact surface with a thin film made of diamond-like carbon, wear resistance can be enhanced.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】図１に本発明の実施例によるギフ
ォードマクマホン（ＧＭ）型冷凍機の断面図を示す。実
施例によるＧＭ型冷凍機は、ガス圧縮機１とコールドヘ
ッド２とを含んで構成される。コールドヘッド２は、ハ
ウジング部２３とシリンダ部１０とを含んで構成され
る。ガス圧縮機１は、吸気口１ａから冷媒ガスを吸い込
み、圧縮して、吐出口１ｂから高圧の冷媒ガスを排出す
る。冷媒ガスとして、通常はヘリウムガスが使用され
る。FIG. 1 is a sectional view of a Gifford McMahon (GM) refrigerator according to an embodiment of the present invention. The GM refrigerator according to the embodiment includes a gas compressor 1 and a cold head 2. The cold head 2 includes a housing 23 and a cylinder 10. The gas compressor 1 sucks in refrigerant gas from the intake port 1a, compresses it, and discharges high-pressure refrigerant gas from the discharge port 1b. Helium gas is usually used as the refrigerant gas.
【００１０】シリンダ部１０は、第１段目シリンダ１０
ａと第２段目シリンダ１０ｂとの２段構成とされてい
る。第２段目シリンダ１０ｂは、第１段目シリンダ１０
ａよりも細い。シリンダ１０ａ及び１０ｂ内に、それぞ
れディスプレーサ３ａ及び３ｂが、シリンダの軸方向に
往復運動可能に挿入されている。ディスプレーサ３ａ及
び３ｂは、相互に連結されている。ディスプレーサ３ａ
及び３ｂ内には、それぞれ蓄冷材４及び５が充填された
ガス流路が形成されている。The cylinder section 10 includes a first-stage cylinder 10
a and a second-stage cylinder 10b. The second-stage cylinder 10b is a first-stage cylinder 10
Thinner than a. Displacers 3a and 3b are inserted into the cylinders 10a and 10b, respectively, so as to reciprocate in the axial direction of the cylinder. Displacers 3a and 3b are interconnected. Displacer 3a
And 3b, gas channels filled with cold storage materials 4 and 5, respectively, are formed.
【００１１】第１段目シリンダ１０ａ内の、第２段目シ
リンダ１０ｂ側の端部に、第１段目膨張室１１が画定さ
れ、他方の端部に圧縮室１３が画定されている。第２段
目シリンダ１０ｂの、第１段目シリンダ１０ａ側とは反
対側の端部に第２段目膨張室１２が画定されている。A first-stage expansion chamber 11 is defined at an end of the first-stage cylinder 10a on the side of the second-stage cylinder 10b, and a compression chamber 13 is defined at the other end. A second-stage expansion chamber 12 is defined at an end of the second-stage cylinder 10b opposite to the first-stage cylinder 10a.
【００１２】圧縮室１３と第１段目膨張室１１とが、ガ
ス流路Ｌ１、蓄冷材４が充填されているガス流路、及び
ガス流路Ｌ２を介して接続されている。第１段目膨張室
１１と第２段目膨張室１２とが、ガス流路Ｌ３、蓄冷材
５が充填されているガス流路、及びガス流路Ｌ４を介し
て接続されている。第１段目シリンダ１０ａの外周面の
うち、第１段目膨張室１１にほぼ対応する位置に、フラ
ンジ６が取り付けられ、第２段目シリンダ１０ｂの外周
面のうち、第２段目膨張室１２にほぼ対応する位置に、
フランジ７が取り付けられている。The compression chamber 13 and the first-stage expansion chamber 11 are connected via a gas passage L1, a gas passage filled with the regenerative material 4, and a gas passage L2. The first-stage expansion chamber 11 and the second-stage expansion chamber 12 are connected via a gas passage L3, a gas passage filled with the regenerator 5, and a gas passage L4. A flange 6 is attached to the outer peripheral surface of the first-stage cylinder 10a at a position substantially corresponding to the first-stage expansion chamber 11, and the second-stage expansion chamber of the outer peripheral surface of the second-stage cylinder 10b. At a position almost corresponding to 12,
A flange 7 is attached.
【００１３】第１段目ディスプレーサ３ａの外周面のう
ち、圧縮室１３側の端部近傍にシール機構５０が配置さ
れている。シール機構５０の詳細な構成については、図
３を参照して後述する。第２段目ディスプレーサ３ｂの
外周面に、らせん状の溝が形成されている。第２段目デ
ィスプレーサ３ｂの詳細な構造については、図４を参照
して後述する。A seal mechanism 50 is disposed in the outer peripheral surface of the first stage displacer 3a near the end on the compression chamber 13 side. The detailed configuration of the seal mechanism 50 will be described later with reference to FIG. A spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the second stage displacer 3b. The detailed structure of the second stage displacer 3b will be described later with reference to FIG.
【００１４】スコッチヨーク２２が、第１段目ディスプ
レーサ３ａに連結され、シリンダ１０ａの外まで導出さ
れている。スコッチヨーク２２は、ハウジング２３に固
定された摺動軸受１７ａ及び１７ｂにより支持されてい
る。摺動軸受１７ｂにおいては、摺動部の気密性が保た
れており、ハウジング２３内の空間と圧縮室１３とが隔
離される。モータ１５の回転運動が、クランク１４及び
スコッチヨーク２２を介してディスプレーサ３ａに伝達
され、ディスプレーサ３ａが往復駆動される。摺動軸受
１７ｂの詳細な構造については、図５を参照して後述す
る。A scotch yoke 22 is connected to the first stage displacer 3a and extends out of the cylinder 10a. The scotch yoke 22 is supported by sliding bearings 17a and 17b fixed to a housing 23. In the sliding bearing 17b, the airtightness of the sliding portion is maintained, and the space in the housing 23 and the compression chamber 13 are isolated. The rotational movement of the motor 15 is transmitted to the displacer 3a via the crank 14 and the scotch yoke 22, and the displacer 3a is driven to reciprocate. The detailed structure of the sliding bearing 17b will be described later with reference to FIG.
【００１５】ディスプレーサ３ａ及び３ｂが圧縮室１３
側へ移動する時には、圧縮室１３の容積が減少し、第１
段目及び第２段目の膨張室１１及び１２の容積が増加す
る。ディスプレーサ３ａ及び３ｂが反対向きに移動する
時には、容積の増減が逆転する。圧縮室１３、膨張室１
１及び１２の容積の変動に伴い、冷媒ガスがガス流路Ｌ
１〜Ｌ４を通って移動する。このとき、冷媒ガスと、蓄
冷材４及び５との間で熱交換が行われる。The displacers 3a and 3b are
Side, the volume of the compression chamber 13 decreases,
The volumes of the first-stage and second-stage expansion chambers 11 and 12 increase. When the displacers 3a and 3b move in opposite directions, the increase and decrease of the volume are reversed. Compression chamber 13, expansion chamber 1
With the change in the volume of 1 and 12, the refrigerant gas
Move through 1-L4. At this time, heat exchange is performed between the refrigerant gas and the cold storage materials 4 and 5.
【００１６】ガス圧縮機１と圧縮室１３との間にロータ
リバルブＲＶが配置されている。ロータリバルブＲＶ
は、ガス圧縮機１の吐出口１ｂから吐出した冷媒ガスを
圧縮室１３内に導き、また、圧縮室１３内の冷媒ガスを
ガス圧縮機１の吸気口１ａに導く。A rotary valve RV is arranged between the gas compressor 1 and the compression chamber 13. Rotary valve RV
Guides the refrigerant gas discharged from the discharge port 1 b of the gas compressor 1 into the compression chamber 13, and guides the refrigerant gas in the compression chamber 13 to the intake port 1 a of the gas compressor 1.
【００１７】ロータリバルブＲＶは、バルブ本体８及び
バルブプレート９を含んで構成される。バルブプレート
９は、アルミニウムで形成され、バルブ本体８は、四フ
ッ化エチレン（例えば、ＮＴＮ社製のベアリーＦＬ３０
００）で形成されている。バルブ本体８及びバルブプレ
ート９は平坦な面を有し、この平坦な面同士が面接触し
ている。両者の接触する面の少なくとも一方に、ダイヤ
モンドライクカーボン（ＤＬＣ）からなる薄膜がコーテ
ィングされている。The rotary valve RV includes a valve body 8 and a valve plate 9. The valve plate 9 is made of aluminum, and the valve body 8 is made of ethylene tetrafluoride (for example, BEAREE FL30 manufactured by NTN).
00). The valve body 8 and the valve plate 9 have flat surfaces, and the flat surfaces are in surface contact with each other. At least one of the surfaces in contact with each other is coated with a thin film made of diamond-like carbon (DLC).
【００１８】バルブプレート９は、回転軸受１６によ
り、ハウジング２３内に回転可能に支持されている。ス
コッチヨーク２２を駆動するクランク１４の偏心ピン１
４ａが回転軸を中心として公転することにより、バルブ
プレート９が回転する。バルブ本体８は、コイルバネ２
０によりバルブプレート９に押しつけられ、ピン１９に
より回転しないように拘束されている。The valve plate 9 is rotatably supported in a housing 23 by a rotary bearing 16. Eccentric pin 1 of crank 14 for driving scotch yoke 22
As the valve 4a revolves around the rotation axis, the valve plate 9 rotates. The valve body 8 includes the coil spring 2
0 presses against the valve plate 9 and is restrained by a pin 19 from rotating.
【００１９】図２に、ロータリバルブＲＶの分解斜視図
を示す。円柱状のバルブ本体８の平坦な面８ａとバルブ
プレート９の平坦な面９ａとが面接触する。ガス流路８
ｂが、バルブ本体８の中心軸に沿ってバルブ本体８を貫
通している。すなわち、ガス流路８ｂの一端が、平坦面
８ａに開口している。ガス流路８ｂの他端は、図１に示
したガス圧縮機１の吐出口１ｂに接続されている。FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotary valve RV. The flat surface 8a of the cylindrical valve body 8 and the flat surface 9a of the valve plate 9 are in surface contact. Gas flow path 8
b penetrates through the valve body 8 along the central axis of the valve body 8. That is, one end of the gas flow path 8b is open to the flat surface 8a. The other end of the gas passage 8b is connected to the discharge port 1b of the gas compressor 1 shown in FIG.
【００２０】平坦面８ａに、バルブ本体８の中心軸を中
心とした円弧に沿った溝８ｃが形成されている。バルブ
本体８の内部に形成されたガス流路８ｅの一端が、溝８
ｃの底面に開口している。ガス流路８ｅの他端は、バル
ブ本体８の外周面に開口し、さらに図１に示したガス流
路２１を経由して圧縮室１３に連通している。On the flat surface 8a, a groove 8c is formed along an arc centered on the central axis of the valve body 8. One end of a gas passage 8e formed inside the valve body 8 is
It is open at the bottom of c. The other end of the gas passage 8e is opened on the outer peripheral surface of the valve body 8, and further communicates with the compression chamber 13 via the gas passage 21 shown in FIG.
【００２１】バルブプレート９の平坦面９ａに、その中
心から半径方向に伸びる溝９ｄが形成されている。バル
ブプレート９が回転し、溝９ｄの外周側の端部が溝８ｃ
に部分的に重なった時、ガス流路８ｂとガス流路８ｄと
が、溝９ｄを介して連通する。On the flat surface 9a of the valve plate 9, a groove 9d is formed extending radially from the center thereof. The valve plate 9 rotates, and the end of the groove 9d on the outer peripheral side is the groove 8c.
When they partially overlap with each other, the gas flow path 8b and the gas flow path 8d communicate with each other via the groove 9d.
【００２２】回転軸に平行なガス流路９ｂが、バルブプ
レート９を貫通する。ガス流路９ｂは、平坦面９ａ内の
半径方向に関して、バルブ本体８の平坦面８ａに形成さ
れた溝８ｃとほぼ同じ位置に開口している。バルブプレ
ート９が回転し、ガス流路９ｂの開口部が溝８ｃに部分
的に重なった時、ガス流路８ｄとガス流路９ｂとが連通
する。ガス流路９ｂの他端は、図１に示したハウジング
２３内の空洞を介してガス圧縮機１の吸気口１ａに接続
されている。A gas passage 9 b parallel to the rotation axis passes through the valve plate 9. The gas flow path 9b is opened at substantially the same position as the groove 8c formed on the flat surface 8a of the valve body 8 in the radial direction within the flat surface 9a. When the valve plate 9 rotates and the opening of the gas passage 9b partially overlaps the groove 8c, the gas passage 8d and the gas passage 9b communicate with each other. The other end of the gas passage 9b is connected to the intake port 1a of the gas compressor 1 via a cavity in the housing 23 shown in FIG.
【００２３】ガス流路８ｂとガス流路８ｄとが、溝８ｃ
を介して連通している時、ガス圧縮機１から圧縮室１３
内に冷媒ガスが送り込まれる。ガス流路８ｄとガス流路
９ｂとが連通しているとき、圧縮室１３内の冷媒ガスが
ガス圧縮機１に回収される。従って、バルブプレート９
を回転させると、圧縮室１３への冷媒ガスの導入と、圧
縮室１３からの冷媒ガスの回収が繰り返される。冷媒ガ
スの導入及び回収の繰り返しと、ディスプレーサ３ａ及
び３ｂの往復駆動とは、共にクランク１４の回転に同期
する。冷媒ガスの導入と回収の繰り返しの位相と、ディ
スプレーサ３ａ及び３ｂの往復駆動の位相とを適当に調
節すると、膨張室１１及び１２内で吸熱が生ずる。The gas flow path 8b and the gas flow path 8d are formed by the groove 8c.
When communicating through the gas compressor 1 and the compression chamber 13
The refrigerant gas is sent into the inside. When the gas flow path 8d and the gas flow path 9b communicate with each other, the refrigerant gas in the compression chamber 13 is recovered by the gas compressor 1. Therefore, the valve plate 9
Is rotated, the introduction of the refrigerant gas into the compression chamber 13 and the collection of the refrigerant gas from the compression chamber 13 are repeated. Repetition of introduction and recovery of the refrigerant gas and reciprocation of the displacers 3a and 3b are both synchronized with the rotation of the crank 14. When the phase of repeating the introduction and recovery of the refrigerant gas and the phase of the reciprocating drive of the displacers 3a and 3b are appropriately adjusted, heat is absorbed in the expansion chambers 11 and 12.
【００２４】バルブ本体８及びバルブプレート９の接触
面の少なくとも一方にＤＬＣ薄膜がコーティングされて
いるため、接触面の耐摩耗性の向上を図ることができ
る。Since at least one of the contact surfaces of the valve body 8 and the valve plate 9 is coated with the DLC thin film, the wear resistance of the contact surface can be improved.
【００２５】図３に、シール機構５０の詳細な断面図を
示す。第１段目ディスプレーサ３ａの外周面に、ディス
プレーサ３ａを一周する溝５１が形成されている。溝５
１内に、Ｏリング５２が装填され、その外側にリング状
のスリッパシール５３が装填されている。スリッパシー
ル５３は、四フッ化エチレン（例えば、ＮＴＮ社製のベ
アリーＦＬ３０３０）で形成されている。FIG. 3 is a detailed sectional view of the seal mechanism 50. On the outer peripheral surface of the first-stage displacer 3a, a groove 51 is formed to go around the displacer 3a. Groove 5
1, an O-ring 52 is loaded, and a ring-shaped slipper seal 53 is loaded outside the O-ring 52. The slipper seal 53 is formed of tetrafluoroethylene (for example, BEAREE FL3030 manufactured by NTN).
【００２６】スリッパシール５３の外周面が第１段目シ
リンダ１０ａの内周面に接触し、摺動する。スリッパシ
ール５３の外周面は、ＤＬＣ薄膜でコーティングされて
いる。このため、スリッパシール５３の接触面の耐摩耗
の向上を図ることができる。なお、シリンダ１０ａの内
周面のうち、スリッパシール５３と摺動する領域をＤＬ
Ｃ薄膜でコーティングしてもよい。また、スリッパシー
ル５３の外周面とシリンダ１０ａの内周面との両方をＤ
ＬＣ薄膜でコーティングしてもよい。The outer peripheral surface of the slipper seal 53 contacts the inner peripheral surface of the first stage cylinder 10a and slides. The outer peripheral surface of the slipper seal 53 is coated with a DLC thin film. Therefore, the wear resistance of the contact surface of the slipper seal 53 can be improved. The area of the inner peripheral surface of the cylinder 10a that slides with the slipper seal 53 is denoted by DL.
It may be coated with a C thin film. Also, both the outer peripheral surface of the slipper seal 53 and the inner peripheral surface of the cylinder 10a are D
It may be coated with an LC thin film.
【００２７】図４に、第２段目ディスプレーサ３ｂの詳
細な断面図を示す。上下端が開放された筒状部材３０の
下端に蓋部材３１が挿入され、接着されている。筒状部
材３０及び蓋部材３１は、布入りフェノールで形成され
ている。蓋部材３１の上に金網３２が配置され、その上
にフェルト栓３３が配置されている。FIG. 4 is a detailed sectional view of the second stage displacer 3b. The lid member 31 is inserted and adhered to the lower end of the cylindrical member 30 whose upper and lower ends are opened. The tubular member 30 and the lid member 31 are formed of cloth-containing phenol. A wire mesh 32 is arranged on the lid member 31, and a felt plug 33 is arranged thereon.
【００２８】フェルト栓３３の上には、たとえば鉛球で
構成された蓄冷材５が充填されている。なお、蓄冷材５
として、磁性蓄冷材を用いてもよい。磁性蓄冷材を用い
ると冷凍能力を高めることができる。蓄冷材５の上にフ
ェルト栓３４が配置され、フェルト栓３４の上にパンチ
ングメタル３５が配置されている。パンチングメタル３
５は、筒状部材３０の内面上部に円周に沿って設けられ
た段差により固定されている。筒状部材３０の上端に
は、図１に示す第１段目ディスプレーサ３ａと結合する
ための結合機構３６が取り付けられている。The felt plug 33 is filled with a regenerator 5 made of, for example, lead balls. In addition, the cold storage material 5
A magnetic regenerator material may be used as the material. Use of a magnetic regenerator material can increase the refrigeration capacity. A felt plug 34 is disposed on the cold storage material 5, and a punching metal 35 is disposed on the felt plug 34. Punching metal 3
5 is fixed by a step provided along the circumference at the upper part of the inner surface of the cylindrical member 30. A coupling mechanism 36 for coupling to the first-stage displacer 3a shown in FIG. 1 is attached to the upper end of the cylindrical member 30.
【００２９】筒状部材３０の側壁の、金網３２の高さの
位置に、ガス流路を形成する開口３７が設けられてい
る。筒状部材３０の開口３７よりも上の外周面には、開
口３７の位置と上端とを結ぶ１本のらせん状の溝３８が
形成されている。らせん溝３８は、らせん状のガス流路
を形成する。この溝は、例えば、幅約２ｍｍ、深さ約
０．６ｍｍ、ピッチ約４ｍｍである。An opening 37 for forming a gas flow path is provided on the side wall of the cylindrical member 30 at a position corresponding to the height of the wire mesh 32. A single spiral groove 38 connecting the position of the opening 37 and the upper end is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member 30 above the opening 37. The spiral groove 38 forms a spiral gas flow path. This groove has, for example, a width of about 2 mm, a depth of about 0.6 mm, and a pitch of about 4 mm.
【００３０】開口３７よりも下の筒状部材３０の外径
は、それよりも上の部分の外径よりもわずかに小さくさ
れている。従って、開口３７よりも下の部分では、筒状
部材３０と第２段目シリンダとの間に間隙が形成され
る。この間隙は、筒状部材３０の内部と図１に示す膨張
空間１２とを結ぶガス流路を形成する。The outer diameter of the tubular member 30 below the opening 37 is slightly smaller than the outer diameter of the portion above it. Therefore, in a portion below the opening 37, a gap is formed between the tubular member 30 and the second-stage cylinder. This gap forms a gas flow path connecting the inside of the tubular member 30 and the expansion space 12 shown in FIG.
【００３１】シリンダ１０ｂの内周面とディスプレーサ
３ｂの外周面との間に形成された間隙に作動ガスが流入
すると、作動ガスはらせん溝３８に沿って流れる。この
とき、筒状部材３０を介して作動ガスと蓄冷材５との間
で熱交換が行われる。作動ガスが、らせん状の長い経路
を辿って流れるため、十分な熱交換が行われる。溝３８
の形状は、らせん状に限らない。溝３８の一部が、ディ
スプレーサの外周面の母線と交差すれば、作動ガスが母
線に平行に流れる場合に比べて、多くの熱交換を行うこ
とができる。When the working gas flows into a gap formed between the inner peripheral surface of the cylinder 10b and the outer peripheral surface of the displacer 3b, the working gas flows along the spiral groove 38. At this time, heat exchange is performed between the working gas and the cold storage material 5 via the tubular member 30. Since the working gas flows along a long spiral path, sufficient heat exchange is performed. Groove 38
Is not limited to a spiral shape. If a part of the groove 38 intersects with the bus on the outer peripheral surface of the displacer, more heat exchange can be performed than when the working gas flows parallel to the bus.
【００３２】筒状部材３０の外周面と第２段目シリンダ
１０ｂの内周面との間の隙間は、ディスプレーサを安定
に往復駆動するために０．０１ｍｍ以上であることが好
ましく、漏洩ガスが軸方向に直線的に流れることを防止
するために、０．０３ｍｍ以下であることが好ましい。The gap between the outer peripheral surface of the cylindrical member 30 and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 10b is preferably at least 0.01 mm in order to stably drive the displacer back and forth. It is preferably 0.03 mm or less in order to prevent linear flow in the axial direction.
【００３３】筒状部材３０の外周面及びらせん溝３８の
内面が、ＤＬＣ薄膜でコーティングされている。さら
に、図１に示した第２段目シリンダ１０ｂの内周面も、
ＤＬＣ薄膜でコーティングされている。このため、第２
段目ディスプレーサ３ｂの外周面及び第２段目シリンダ
１０ｂの内周面の耐摩耗性を高めることができる。The outer peripheral surface of the cylindrical member 30 and the inner surface of the spiral groove 38 are coated with a DLC thin film. Further, the inner peripheral surface of the second stage cylinder 10b shown in FIG.
Coated with DLC thin film. Therefore, the second
Wear resistance of the outer peripheral surface of the stage displacer 3b and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 10b can be increased.
【００３４】図５に、図１に示した摺動軸受１７ｂの詳
細な断面図を示す。円環状部材４０をスコッチヨーク２
２が貫通している。円環状部材４０に、ナイロンベアリ
ング４４が取り付けられている。ナイロンベアリング４
４は、スコッチヨーク２２を、その軸方向に案内し、軸
方向に直交する方向への変位を妨げる。FIG. 5 is a detailed sectional view of the sliding bearing 17b shown in FIG. The annular member 40 is scotch yoke 2
2 penetrates. A nylon bearing 44 is attached to the annular member 40. Nylon bearing 4
Reference numeral 4 guides the scotch yoke 22 in the axial direction and prevents displacement in a direction orthogonal to the axial direction.
【００３５】円環状部材４０の内周面に、スコッチヨー
ク２２を一周する溝４１が形成されている。溝４１内に
Ｏリング４２が装填されている。Ｏリング４２よりも内
側にリング状のスリッパシール４３が装填されている。
スリッパシール４３は、四フッ化エチレン（例えば、Ｎ
ＴＮ社製のベアリーＦＬ３０００）で形成されている。A groove 41 is formed on the inner peripheral surface of the annular member 40 so as to surround the scotch yoke 22. An O-ring 42 is loaded in the groove 41. A ring-shaped slipper seal 43 is loaded inside the O-ring 42.
The slipper seal 43 is made of ethylene tetrafluoride (for example, N
TN Co., Ltd. BEAREE FL3000).
【００３６】スリッパシール４３の内周面がスコッチヨ
ーク２２の外周面に接する。スリッパシール４３によ
り、図１に示した圧縮室１３の気密性が確保される。ス
リッパシール４３の内周面は、ＤＬＣ薄膜でコーティン
グされている。このため、スリッパシール４２の摩耗を
少なくすることができる。さらに、スコッチヨーク２２
の外周面のうちスリッパシール４３に接触する部分にＤ
ＬＣ薄膜をコーティングしてもよい。The inner peripheral surface of the slipper seal 43 contacts the outer peripheral surface of the scotch yoke 22. The slipper seal 43 secures the airtightness of the compression chamber 13 shown in FIG. The inner peripheral surface of the slipper seal 43 is coated with a DLC thin film. Therefore, wear of the slipper seal 42 can be reduced. Furthermore, Scotch yoke 22
Of the outer peripheral surface of the roller contacting the slipper seal 43.
An LC thin film may be coated.
【００３７】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、ス
ターリング冷凍機のディスプレーサとシリンダとの摺動
部分等、シール機能が必要とされる摺動面にＤＬＣ薄膜
をコーティングすることにより、耐摩耗性を高めること
ができる。その他種々の変更、改良、組み合わせ等が可
能なことは当業者に自明であろう。The present invention has been described in connection with the preferred embodiments.
The present invention is not limited to these. For example, abrasion resistance can be improved by coating a DLC thin film on a sliding surface that requires a sealing function, such as a sliding portion between a displacer and a cylinder of a Stirling refrigerator. It will be apparent to those skilled in the art that various other modifications, improvements, combinations, and the like can be made.
【００３８】[0038]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によると、
摺動部分にＤＬＣ薄膜をコーティングすることにより、
摺動面の耐摩耗性を高めることができる。As described above, according to the present invention,
By coating the sliding part with a DLC thin film,
The wear resistance of the sliding surface can be increased.
【図１】本発明の実施例によるＧＭ型冷凍機の断面図で
ある。FIG. 1 is a sectional view of a GM refrigerator according to an embodiment of the present invention.
【図２】実施例によるＧＭ型冷凍機に用いられるロータ
リバルブの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of a rotary valve used in the GM refrigerator according to the embodiment.
【図３】実施例によるＧＭ型冷凍機に用いられるシール
機構の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a seal mechanism used in the GM type refrigerator according to the embodiment.
【図４】実施例によるＧＭ型冷凍機の第２段目ディスプ
レーサの断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a second-stage displacer of the GM refrigerator according to the embodiment.
【図５】実施例によるＧＭ型冷凍機に用いられる摺動軸
受の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a sliding bearing used in the GM refrigerator according to the embodiment.
１ ガス圧縮機 ３ａ、３ｂ ディスプレーサ ４、５ 蓄冷材 ６、７ フランジ ８ バルブ本体 ９ バルブプレート １０ シリンダ部 １０ａ、１０ｂ シリンダ １１、１２ 膨張室 １３ 圧縮室 １４ クランク １５ モータ １６ 回転軸受 １７ａ、１７ｂ 摺動軸受 １９ ピン ２０ コイルバネ ２１ ガス流路 ２２ スコッチヨーク ２３ ハウジング ３０ 円筒状部材 ３１ 蓋部材 ３２、３５ 金網 ３３、３４ フェルト栓 ３６ 結合機構 ３８ らせん溝 ４０ 円環状部材 ４１ 溝 ４２ Ｏリング ４３ スリッパシール ４４ ナイロンベアリング ５０ シール機構 ５１ 溝 ５２ Ｏリング ５３ スリッパシール DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas compressor 3a, 3b Displacer 4,5 Cold storage material 6,7 Flange 8 Valve body 9 Valve plate 10 Cylinder part 10a, 10b Cylinder 11,12 Expansion chamber 13 Compression chamber 14 Crank 15 Motor 16 Rotary bearing 17a, 17b Sliding Bearing 19 Pin 20 Coil spring 21 Gas flow path 22 Scotch yoke 23 Housing 30 Cylindrical member 31 Cover member 32, 35 Wire mesh 33, 34 Felt plug 36 Coupling mechanism 38 Spiral groove 40 Annular member 41 Groove 42 O ring 43 Slipper seal 44 Nylon Bearing 50 Seal mechanism 51 Groove 52 O-ring 53 Slipper seal
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｆ１６Ｋ 31/44 Ｆ１６Ｋ 31/44 Ｆ Ｇ 31/52 31/52 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI theme coat ゛ (Reference) F16K 31/44 F16K 31/44 FG 31/52 31/52
Claims (4)
空間を画定するディスプレーサと、 前記ディスプレーサの外周面上に形成され、該ディスプ
レーサを一周する溝と、 前記溝内に装填され、前記シリンダの内周面に、該内周
面を一周する帯状の領域において接触するスリッパシー
ルとを有し、前記スリッパシールの接触面及び前記シリ
ンダの内周面のうち少なくとも一方がダイヤモンドライ
クカーボンでコーティングされている冷凍機。1. A cylinder, a displacer inserted into the cylinder and defining an expansion space at one end in the cylinder, a groove formed on an outer peripheral surface of the displacer and surrounding the displacer, and a groove in the groove. And a slipper seal that comes into contact with the inner peripheral surface of the cylinder in a band-shaped region that goes around the inner peripheral surface, and at least one of the contact surface of the slipper seal and the inner peripheral surface of the cylinder is provided. A refrigerator coated with diamond-like carbon.
空間を画定するディスプレーサと、 前記ディスプレーサの外周面に形成され、前記膨張空間
と、前記シリンダの他端に画定されているシリンダ内の
空間とを接続するガス流路を画定する溝であって、該溝
の少なくとも一部が前記ディスプレーサの外周面の母線
に対して傾いている前記溝と、 前記ディスプレーサの外周面及び前記シリンダの内周面
のうち少なくとも一方の面を被覆するダイヤモンドライ
クカーボンからなる薄膜とを有する冷凍機。2. A cylinder, a displacer inserted into the cylinder and defining an expansion space at one end of the cylinder, and a displacer formed at an outer peripheral surface of the displacer, and defined at the other end of the cylinder. A groove defining a gas flow path connecting a space inside the cylinder, wherein at least a part of the groove is inclined with respect to a generatrix of an outer peripheral surface of the displacer; and an outer periphery of the displacer. And a thin film made of diamond-like carbon that covers at least one of the surface and the inner peripheral surface of the cylinder.
と、 前記スコッチヨークが貫通する円環状部材と、 前記円環状部材の内周面上に配置され、前記スコッチヨ
ークの軸方向への移動が拘束され、前記スコッチヨーク
の外周面に接し、接触面がダイヤモンドライクカーボン
でコーティングされているスリッパシールとを有する直
動機構。3. A scotch yoke that reciprocates in an axial direction, an annular member through which the scotch yoke penetrates, and is disposed on an inner peripheral surface of the annular member, and restricts movement of the scotch yoke in the axial direction. A linear motion mechanism having a slipper seal in contact with an outer peripheral surface of the scotch yoke and having a contact surface coated with diamond-like carbon.
と、 前記バルブプレートの平坦な面に面接触する第２の面を
有し、該第２の面が前記第１の面に面接触した状態で回
転するバルブ本体と、 前記バルブプレート内に形成され、一端が前記第１の面
に開口する第１の流路と、 前記バルブ本体内に形成され、一端が前記第２の面に開
口する第２の流路とを有し、前記第１の面と第２の面と
の少なくとも一方がダイヤモンドライクカーボンでコー
ティングされており、前記バルブ本体が、その回転方向
に関してある位置にあるときに、前記第１の流路と第２
の流路とが繋がるロータリバルブ。4. A valve plate having a flat first surface, and a second surface in surface contact with the flat surface of the valve plate, wherein the second surface is in surface contact with the first surface. A valve body that rotates in a state where the valve body is rotated; a first flow path formed in the valve plate, one end of which is open to the first surface; A second flow path that is open, wherein at least one of the first surface and the second surface is coated with diamond-like carbon, and the valve body is at a position with respect to the rotation direction. The first flow path and the second flow path
Rotary valve that is connected to the flow path.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20070605 |