JP2002303461A - Stirling refrigerating machine, and stirling engine - Google Patents

Stirling refrigerating machine, and stirling engine

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JP2002303461A
JP2002303461A JP2001100127A JP2001100127A JP2002303461A JP 2002303461 A JP2002303461 A JP 2002303461A JP 2001100127 A JP2001100127 A JP 2001100127A JP 2001100127 A JP2001100127 A JP 2001100127A JP 2002303461 A JP2002303461 A JP 2002303461A
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JP
Japan
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housing
cylinder
stirling
cylinder block
expansion
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Pending
Application number
JP2001100127A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sekiya
弘志 関谷
Takahiro Nakamura
隆広 中村
Itsuo Nakasaki
五夫 中崎
Takashi Inoue
貴至 井上
Ryosuke Taihichi
亮佑 對比地
Takeo Komatsubara
健夫 小松原
Masaru Kanai
大 金井
Takayuki Mizuno
隆行 水野
Kazuya Sato
里  和哉
Eiju Fukuda
栄寿 福田
Yasuo Sakamoto
泰生 坂本
Hiroshi Nishikawa
弘 西川
Denji Mashita
傳二 真下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the durability and reliability of a Stirling heat instrument and stabilize actuation gas pressure even with the operation over a long period of time by reducing leakage of working gas of the Stirling heat instrument. SOLUTION: A reciprocating driving mechanism is disposed in a housing 2 for converting driving force of a motor 6 to a reciprocating motion. The housing 2, a compression chamber cylinder block 19, and expansion chamber cylinder blocks 20, 20' are manufactured with cast iron JIS FC300 containing a less amount of carbon and having fine crystal grains.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、食品流通、環境試
験、医療、バイオ産業、半導体製造等の産業用、あるい
は家庭用機器等のあるゆる産業分野の冷凍等に使用でき
るスターリング冷凍機、並びに発電機、空調用エンジン
等に利用されるスターリングエンジン等に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling refrigerating machine which can be used for refrigeration in industrial fields such as food distribution, environmental testing, medical care, biotechnology and semiconductor manufacturing, or in any industrial field such as household equipment. The present invention relates to a Stirling engine used for a generator, an air conditioning engine, and the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、地球環境問題におけるフロン代替
の冷凍装置として、又従来の冷却装置より使用温度が広
範囲で、従って、冷凍庫、冷蔵庫、投げ込み式クーラ等
の業務用又は家庭用の冷熱利用機器をはじめとして、低
温液循環器、低温恒温器、恒温槽、ヒートショック試験
装置、凍結乾燥機、温度特性試験装置、血液・細胞保存
装置、コールドクーラ、その他各種の冷熱装置等のあら
ゆる産業分野の冷熱利用機器に適用可能な、コンパクト
で、しかも成績係数が高く、エネルギー効率が良好とな
る冷凍機として、スターリング冷凍機が脚光を浴びてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, as a refrigeration system that substitutes CFCs for global environmental problems, the operating temperature of the refrigeration system is wider than that of conventional refrigeration systems. , Low-temperature liquid circulators, low-temperature thermostats, thermostats, heat shock testers, freeze dryers, temperature characteristic testers, blood / cell storage devices, cold coolers, and various other types of cooling and heating devices. A Stirling refrigerator has been in the spotlight as a refrigerator that can be applied to cold heat equipment, is compact, has a high coefficient of performance, and has good energy efficiency.

【0003】このようなスターリング冷凍機では、作動
ガスが、圧縮シリンダや膨張シリンダ等の作動シリンダ
の圧縮室(高温室)と膨張室(低温室)との間を流動
し、この流路に沿って配設された吸熱用熱交換器(低温
側熱交換器)及び放熱用熱交換器(高温側熱交換器)に
より、夫々冷熱冷媒及び放熱用冷媒との熱交換が行われ
る。
In such a Stirling refrigerator, working gas flows between a compression chamber (high-temperature chamber) and an expansion chamber (low-temperature chamber) of a working cylinder such as a compression cylinder or an expansion cylinder, and flows along this flow path. The heat exchanger for heat absorption (low-temperature side heat exchanger) and the heat exchanger for heat radiation (high-temperature side heat exchanger) are arranged to exchange heat with the cold refrigerant and the heat radiation refrigerant, respectively.

【0004】そして、スターリング冷凍機では、モータ
やクランク等の駆動機構を有するハウジング及び、この
ハウジングに組み付けられる密封状態の作動シリンダと
を備えている。ハウジングにはメインテナンス等の目的
で蓋等が樹脂やゴムシール等を介して着脱可能に固定さ
れ、その内部は半密閉状態に保持されている。作動シリ
ンダは樹脂やゴムシール等を介して、ハウジングに結合
されている。これらのハウジングや作動シリンダは、従
来は、通常コンプレッサのハウジングとして使用される
鋳物FC250等の鋳物材料で形成されている。
[0004] The Stirling refrigerator includes a housing having a drive mechanism such as a motor and a crank, and a sealed operating cylinder that is assembled to the housing. A lid or the like is detachably fixed to the housing via a resin or a rubber seal for the purpose of maintenance or the like, and the inside thereof is held in a semi-sealed state. The working cylinder is connected to the housing via a resin, a rubber seal, or the like. Conventionally, these housings and working cylinders are formed of a casting material such as a casting FC250 usually used as a compressor housing.

【0005】又、スターリングエンジンは、スターリン
グ冷凍機とは逆に、加圧された作動ガスが封入され、燃
焼器等で加熱されたシリンダ内の高温室と低温室との間
に生じる圧力差でピストンを往復駆動させ、この往復駆
動力をエネルギー源として取り出す装置である。このス
ターリングエンジンは、熱効率が高く、静粛性にすぐれ
ており、省エネ及び環境適合エンジンとして近年着目さ
れているところである。このスターリングエンジンにお
いても、発電機やクランク機構を有するハウジングとシ
リンダブロックを有するが、これらもスターリング冷凍
機と同様の鋳物材料で形成されている。
In a Stirling engine, as opposed to a Stirling refrigerating machine, a pressurized working gas is sealed and a pressure difference generated between a high temperature chamber and a low temperature chamber in a cylinder heated by a combustor or the like. This is a device that reciprocates a piston and takes out the reciprocating driving force as an energy source. This Stirling engine has high thermal efficiency and excellent quietness, and has recently attracted attention as an energy-saving and environmentally compatible engine. This Stirling engine also has a housing having a generator and a crank mechanism and a cylinder block, and these are also formed of the same casting material as the Stirling refrigerator.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スターリン
グ冷凍機では、作動ガスが、高圧状態で圧縮シリンダや
膨張シリンダ等の作動シリンダ及びハウジング内に封入
されており、高圧状態が維持されながら、長時間の運転
(現在で3〜5万時間程度の運転が要求される。将来的
には10万時間程度の運転時間が要求される。)が要求
される。
By the way, in a Stirling refrigerator, a working gas is sealed in a working cylinder such as a compression cylinder or an expansion cylinder and a housing in a high pressure state. (An operation of about 30,000 to 50,000 hours is required at present, and an operation time of about 100,000 hours is required in the future).

【0007】しかしながら、鋳物で形成した作動シリン
ダやハウジングの壁を通して作動ガスが漏れてしまう。
これは、後述するが、高圧状態の作動ガスが鋳物の金属
組織の空孔を通ってもれてしまうことが原因と考えられ
る。このような作動シリンダやハウジングからの作動ガ
ス漏れ及びその他ハウジングと作動シリンダ等の結合部
の隙間を含めて、例えば、ヘリウムを25kg/cm
程度の作動ガス圧で封入しておいても、作動ガスの漏れ
により、作動ガス圧が1年で数kg/cm程度の減少
してしまうという問題が生じていた。
However, the working gas leaks through the wall of the working cylinder or the housing formed by casting.
As will be described later, this is considered to be caused by the fact that the working gas in the high pressure state is passed through the pores of the metal structure of the casting. For example, including helium at 25 kg / cm 2 , including such a working gas leak from the working cylinder and the housing and a gap between the housing and the working cylinder or the like.
Even if the working gas pressure is sealed at about the same level, there is a problem that the working gas pressure is reduced by about several kg / cm 2 in one year due to leakage of the working gas.

【0008】本発明は、このような従来の問題を解決す
ることを目的とするものであり、その具体的な課題は、
スターリング冷凍機やスターリングエンジンにおいて、
ハウジングや作動シリンダの壁からの作動ガスの漏れを
防止し、長時間運転しても作動ガス圧を安定させ、耐久
性を向上させることである。
An object of the present invention is to solve such a conventional problem.
In Stirling refrigerators and Stirling engines,
It is an object of the present invention to prevent leakage of a working gas from a housing or a wall of a working cylinder, stabilize a working gas pressure even after a long operation, and improve durability.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、モータの駆動力を往復運動に変換する往復
駆動機構が配設されているハウジングと、該ハウジング
に気密的に結合され、圧縮室及び膨張室を夫々含む作動
シリンダを構成する作動シリンダブロックを有するスタ
ーリング冷凍機において、上記ハウジング及びシリンダ
ブロックのいずれか又は両方は、鋳物で形成され、該鋳
物はFC300であることを特徴とするスターリング冷
凍機を提供する。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a housing provided with a reciprocating drive mechanism for converting a driving force of a motor into a reciprocating motion, and an air-tightly coupled housing. In a Stirling refrigerator having a working cylinder block constituting a working cylinder including a compression chamber and an expansion chamber, one or both of the housing and the cylinder block are formed of a casting, and the casting is FC300. A Stirling refrigerator is provided.

【0010】上記作動シリンダとして圧縮シリンダと膨
張シリンダの二つのシリンダを有し、上記作動シリンダ
ブロックは、上記圧縮シリンダを構成する圧縮シリンダ
ブロックと、上記膨張シリンダを構成する膨張シリンダ
ブロックとから成るものであることを特徴とする。
The working cylinder has two cylinders, a compression cylinder and an expansion cylinder, and the working cylinder block comprises a compression cylinder block forming the compression cylinder and an expansion cylinder block forming the expansion cylinder. It is characterized by being.

【0011】 本発明は上記課題を解決するために、ピ
ストンの往復運動を回転力に変換する回転力取出機構が
配設されているハウジングと、該ハウジングに気密的に
結合され、上記ピストンが往復動する作動シリンダを構
成する作動シリンダブロックを有するスターリングエン
ジンにおいて、上記ハウジング及びシリンダブロックの
いずれか一つ又は両方は、鋳物で形成され、該鋳物はF
C300であることを特徴とするスターリングエンジン
を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a housing in which a rotational force extracting mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotational force is provided, and the housing is air-tightly coupled to the housing, and the piston reciprocates. In a Stirling engine having a working cylinder block constituting a moving working cylinder, one or both of the housing and the cylinder block are formed of a casting, and the casting is formed of F
A Stirling engine characterized by being C300.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して以下に説明する。図1は、本発明に
係るスターリング冷凍機1の全体構造を説明する図であ
る。スターリング冷凍機1のハウジング2は、鋳物で一
体に形成され、その内部は半密閉状態とされる。このハ
ウジング2内は、区画壁3によってモータ室4とクラン
ク室5とに区画されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below based on embodiments with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating the overall structure of a Stirling refrigerator 1 according to the present invention. The housing 2 of the Stirling refrigerator 1 is integrally formed of a casting, and the inside thereof is semi-sealed. The interior of the housing 2 is partitioned into a motor chamber 4 and a crank chamber 5 by a partition wall 3.

【0013】モータ室4には正逆回転可能なモータ6が
配設されており、モータ室4の端部には、機材の装入、
メインテナンス用の開口が形成されており、この開口を
気密的に密閉するための蓋7が図2においてメタルシー
ル8を介してボルト等により固定されている。モータ室
4の頂壁9には、モータ供給電源用の開口が形成され、
この開口を気密的に閉じかつ電源取付端子10を取り付
けた端子蓋11がメタルシール8を介して着脱可能に取
り付けられている。
A motor 6 capable of normal and reverse rotation is disposed in the motor chamber 4.
An opening for maintenance is formed, and a lid 7 for hermetically sealing this opening is fixed by a bolt or the like via a metal seal 8 in FIG. An opening for a motor power supply is formed in the top wall 9 of the motor chamber 4,
A terminal cover 11 having this opening hermetically closed and having a power supply mounting terminal 10 attached thereto is detachably attached via a metal seal 8.

【0014】クランク室5の端部には、軸受用の開口が
形成され、この開口を気密的に閉じるように内面に軸受
を設けた軸受取付蓋12がメタルシール8を介して着脱
可能に取り付けられている。さらにクランク室5の底部
には機材の装入及びメインテナンス用の開口が形成され
ており、これらの開口を気密的に密閉するように底蓋1
3がメタルシール8を介して着脱可能に取り付けられて
いる。
An opening for a bearing is formed at an end of the crank chamber 5, and a bearing mounting lid 12 provided with a bearing on an inner surface so as to hermetically close the opening is detachably attached via a metal seal 8. Have been. Further, openings are formed at the bottom of the crank chamber 5 for charging and maintenance of the equipment, and the bottom cover 1 is sealed so as to hermetically seal these openings.
3 is detachably attached via a metal seal 8.

【0015】クランク室5には、モータ6により駆動さ
れ、モータ6の回転を往復動に変換するクランクシャフ
ト14と、2本のコンロッド15と、二つのクロスガイ
ドヘッド16が配設され、スターリング冷凍機1の駆動
機構を構成している。クランクシャフト14の二つのク
ランク部17、18は、モータ6の正転時にクランク部
17がクランク部18より先行して移動するように、位
相差を付けて形成されている。この位相差は、一般的に
は約90度の位相差が採用される。
The crank chamber 5 is provided with a crankshaft 14 driven by a motor 6 for converting the rotation of the motor 6 into reciprocating motion, two connecting rods 15 and two cross guide heads 16. The drive mechanism of the machine 1 is configured. The two crank portions 17 and 18 of the crankshaft 14 are formed with a phase difference so that the crank portion 17 moves ahead of the crank portion 18 when the motor 6 rotates forward. As this phase difference, a phase difference of about 90 degrees is generally adopted.

【0016】クランク室5の上部には、ハウジング2に
対して気密的にメタルシール8を介して圧縮シリンダブ
ロック19が固定されている。この圧縮シリンダブロッ
ク19には膨張シリンダ連通用の開口23が形成されて
いる。圧縮シリンダブロック19の上にさらに、膨張シ
リンダブロック20がメタルシール8を介してボルト等
によって気密的に固定されている。
A compression cylinder block 19 is fixed to the upper part of the crank chamber 5 via a metal seal 8 in an airtight manner with respect to the housing 2. The compression cylinder block 19 has an opening 23 for communicating with the expansion cylinder. Further, on the compression cylinder block 19, an expansion cylinder block 20 is hermetically fixed by bolts or the like via a metal seal 8.

【0017】この圧縮シリンダブロック19及び膨張シ
リンダブロック20、20’が、夫々スターリング冷凍
機1の作動シリンダである圧縮シリンダ21及び膨張シ
リンダ22を構成している。圧縮シリンダ21と膨張シ
リンダ22、並びにハウジング2内には、作動ガスとし
て、例えば、ヘリウム、水素、窒素等が封入されてい
る。圧縮シリンダ21内には、圧縮ピストン26が往復
する。この空間の上部(圧縮空間)が高温室24であ
り、この中の作動ガスは圧縮されて高温となる。
The compression cylinder block 19 and the expansion cylinder blocks 20, 20 'constitute a compression cylinder 21 and an expansion cylinder 22, which are working cylinders of the Stirling refrigerator 1, respectively. As the working gas, for example, helium, hydrogen, nitrogen, or the like is sealed in the compression cylinder 21, the expansion cylinder 22, and the housing 2. A compression piston 26 reciprocates in the compression cylinder 21. The upper part (compression space) of this space is the high temperature chamber 24, in which the working gas is compressed to a high temperature.

【0018】圧縮ピストンロッド25は、圧縮ピストン
26とクロスガイドヘッド16を連結し、圧縮シリンダ
21とクランク室5の頂壁の通孔のオイルシール29を
通して伸びている。往復動する圧縮ピストン26は上死
点及び下死点で摺動方向が反転するため、速度がゼロに
なり、上死点及び下死点付近では速度が遅く単位時間当
たりの容積の変化量も小さく、下死点から上死点及び上
死点から下死点に向かって移動するときの夫々の中間点
で最高速度になり、単位時間当たりの圧縮ピストン26
の移動による容積の変化量も最大となる。
The compression piston rod 25 connects the compression piston 26 and the cross guide head 16 and extends through the compression cylinder 21 and an oil seal 29 in a through hole in the top wall of the crank chamber 5. Since the sliding direction of the reciprocating compression piston 26 is reversed at the top dead center and the bottom dead center, the speed becomes zero, and the speed is slow near the top dead center and the bottom dead center, and the change amount of the volume per unit time is also small. When moving from the bottom dead center to the top dead center and from the top dead center to the bottom dead center, the speed becomes the maximum at each intermediate point, and the compression piston 26 per unit time
The amount of change in volume due to the movement of is also maximum.

【0019】膨張ピストンロッド27は、膨張ピストン
28とクロスガイドヘッド16とを連結し、膨張シリン
ダ22とクランク室5の頂壁の通孔のオイルシール29
を通して伸びている。この膨張シリンダブロック20、
20’の空間内を膨張ピストン28が往復摺動して、こ
の空間の上部(膨張空間)が低温室30であり、この中
の作動ガスが膨張し低温となる。膨張ピストン28は、
圧縮ピストン26より90度の位相だけ先行して移動す
る。
The expansion piston rod 27 connects the expansion piston 28 and the cross guide head 16, and the expansion cylinder 22 and an oil seal 29 in a through hole in the top wall of the crank chamber 5.
Extends through. This expansion cylinder block 20,
The expansion piston 28 reciprocates in the space 20 ', and the upper part (expansion space) of this space is a low-temperature chamber 30, in which the working gas expands to a low temperature. The expansion piston 28
It moves ahead of the compression piston 26 by a phase of 90 degrees.

【0020】膨張シリンダブロック20、20’には、
圧縮シリンダ21の圧縮空間に作動ガスが流入流出する
マニホールド31が連通するように設けられており、さ
らに放熱用熱交換器(高温側熱交換器)32、再生器3
3及び冷却用熱交換器(低温側熱交換器)34が互いに
順次連通して環状に配設されている。放熱用熱交換器3
2は、冷却水循環管路35及び冷却水用ポンプP1を介
して放熱器(ラジエータ)36と接続しており、冷却水
を循環し構成される。圧縮シリンダブロック19の上端
部近くには、高温室24とマニホールド31を連通する
連通孔23が形成されている。
The expansion cylinder blocks 20, 20 'include:
A manifold 31 through which the working gas flows in and out of the compression space of the compression cylinder 21 is provided so as to communicate therewith. Further, a heat exchanger 32 for heat radiation (high-temperature side heat exchanger) 32 and a regenerator 3
The heat exchanger 3 and the cooling heat exchanger (low-temperature side heat exchanger) 34 are arranged in an annular shape so as to communicate with each other sequentially. Heat exchanger for heat radiation 3
Numeral 2 is connected to a radiator (radiator) 36 via a cooling water circulation pipe 35 and a cooling water pump P1, and is configured to circulate cooling water. Near the upper end of the compression cylinder block 19, a communication hole 23 that connects the high-temperature chamber 24 and the manifold 31 is formed.

【0021】このような構成から成るスターリング冷凍
機1において、前述のとおりハウジング2、圧縮シリン
ダ21及び膨張シリンダ22内には、作動ガスとして、
例えば、ヘリウム、水素、窒素等が高圧状態で封入され
ている。本発明では、上記のとおり、ハウジング2、圧
縮シリンダブロック19及び膨張シリンダブロック2
0、20’相互の結合固定部にメタルシール8を介装す
ることにより、この結合固定部の隙間からの作動ガスの
漏れを抑えリーク量を少なくすることができる。
In the Stirling refrigerating machine 1 having such a configuration, the working gas is contained in the housing 2, the compression cylinder 21 and the expansion cylinder 22 as described above.
For example, helium, hydrogen, nitrogen and the like are sealed in a high pressure state. In the present invention, as described above, the housing 2, the compression cylinder block 19, and the expansion cylinder block 2
By interposing the metal seal 8 between the joints 0 and 20 ', the leakage of the working gas from the gap between the joints can be suppressed and the amount of leakage can be reduced.

【0022】ところで、一般的にFC材の鋳物で形成さ
れたハウジング2、並びに圧縮シリンダブロック19及
び膨張シリンダブロック20、20’等の作動シリンダ
ブロックでは、その鋳物の金属組織を通過して作動ガス
が微小量ずつ漏れてしまう。発明者等は、このリークの
メカニズムを究明して結果、ヘリウム等の作動ガスが、
ハウジングや作動シリンダブロック等の材料である片状
黒鉛や結晶粒界を伝わってリークしていくことが原因で
あると解析するに至った。
By the way, in the housing 2, which is generally formed of a casting of FC material, and in working cylinder blocks such as the compression cylinder block 19 and the expansion cylinder blocks 20, 20 ', the working gas passes through the metal structure of the casting. Leaks by minute amounts. The present inventors have investigated the mechanism of this leak, and as a result, working gas such as helium,
It has been determined that leakage is caused by flake graphite and crystal grain boundaries, which are materials of the housing and the working cylinder block.

【0023】そこで、本発明者等は、この解析結果に基
づいてハウジングや作動シリンダブロックからの作動ガ
スのリークを防止する研究を鋭意行った結果、ハウジン
グ2、並びに圧縮シリンダブロック19及び膨張シリン
ダブロック19の材料として、より炭素量が少なく、結
晶を微細化している鋳物であるFC300という材質に
着目し、この材料で形成することを想到するに至った。
The inventors of the present invention have conducted intensive studies on preventing leakage of working gas from the housing and the working cylinder block based on the analysis results. As a result, the housing 2, the compression cylinder block 19 and the expansion cylinder block have been studied. As a material of No. 19, attention was paid to FC300, which is a casting having a smaller amount of carbon and making crystals finer, and came to think of forming with this material.

【0024】本発明に係るスターリング冷凍機では、ハ
ウジング2、並びに圧縮シリンダブロック19及び膨張
シリンダブロック20、20’を、鋳物FC300によ
り製造した。スターリング冷凍機のハウジング2並びに
圧縮シリンダブロック19及び膨張シリンダブロック2
0、20’を鋳物FC250(1.0E−E−0.5〜
E−0.4台)で製造した場合に比較して、FC300
(1.0〜3.0E−06)で製造すると、ヘリウムの
リーク量が格段と減少した。
In the Stirling refrigerator according to the present invention, the housing 2, the compression cylinder block 19 and the expansion cylinder blocks 20, 20 'were manufactured by casting FC300. Stirling refrigerator housing 2, compression cylinder block 19 and expansion cylinder block 2
0, 20 'is cast FC250 (1.0E-E-0.5 ~
E-0.4 units) compared to FC300
When manufactured at (1.0 to 3.0E-06), the leak amount of helium was remarkably reduced.

【0025】以上のような構成から成る実施例のスター
リング冷凍機1の作用について説明する。モータ6によ
ってクランクシャフト14が正方向に回転し、クランク
室5内のクランク部17、18が90度位相がずれて回
転する。このクランク部17、18に回動自在に連結さ
れたコンロッド15を介して、クロスガイドヘッド16
が往復動する。クロスガイドヘッド16の夫々に圧縮ピ
ストンロッド25及び膨張ピストンロッド27を介して
連結された圧縮ピストン26及び膨張ピストン28が、
互いにおよそ90度の位相差をもって往復動する。
The operation of the Stirling refrigerator 1 of the embodiment having the above-described configuration will be described. The motor 6 rotates the crankshaft 14 in the forward direction, and the crank portions 17 and 18 in the crank chamber 5 rotate with a phase shift of 90 degrees. A cross guide head 16 is connected via a connecting rod 15 rotatably connected to the crank portions 17 and 18.
Reciprocates. A compression piston 26 and an expansion piston 28 connected to the cross guide head 16 via a compression piston rod 25 and an expansion piston rod 27, respectively.
Reciprocate with a phase difference of about 90 degrees from each other.

【0026】膨張ピストン28が先行して上死点付近で
ゆっくりと移動中、圧縮ピストン26は中間付近を上死
点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作を行
う。圧縮された作動ガスは、連通孔23及びマニホール
ド31を通り放熱用熱交換器32に流入する。放熱用熱
交換器32で冷却水に放熱した作動ガスは、再生器33
で冷却され、冷却用熱交換器34を通って低温室(膨張
空間)30内に流入し、ここで急激に膨張し冷熱が発生
する。膨張シリンダ21のヘッド、即ちコールドヘッド
43は冷却され低温となる。
While the expansion piston 28 is moving slowly near the top dead center in advance, the compression piston 26 moves rapidly toward the top dead center near the middle to compress the working gas. The compressed working gas flows into the heat dissipation heat exchanger 32 through the communication hole 23 and the manifold 31. The working gas radiated to the cooling water by the radiating heat exchanger 32 is supplied to the regenerator 33.
And flows into the low-temperature chamber (expansion space) 30 through the cooling heat exchanger 34, where it expands rapidly and generates cold heat. The head of the expansion cylinder 21, that is, the cold head 43 is cooled to a low temperature.

【0027】そして、コールドヘッド43において、冷
却フィン44に接する冷熱冷媒を冷却する。膨張ピスト
ン28が下死点から上死点に移動するときには圧縮ピス
トン26は中間位置から下死点に向かっており、作動ガ
スは低温室22から冷却用熱交換器34を通過して再生
器33に流入し作動ガスの有する冷熱を再生器33に蓄
熱する。再生器33に蓄熱された冷熱は、上記のように
高温室24から放熱用熱交換器32を通して送られてく
る作動ガスを、再度冷却するために再利用される。
Then, in the cold head 43, the cold refrigerant in contact with the cooling fins 44 is cooled. When the expansion piston 28 moves from the bottom dead center to the top dead center, the compression piston 26 moves from the intermediate position to the bottom dead center, and the working gas passes from the low-temperature chamber 22 through the cooling heat exchanger 34 to the regenerator 33. Into the regenerator 33. The cold stored in the regenerator 33 is reused to cool the working gas sent from the high temperature chamber 24 through the heat radiating heat exchanger 32 again as described above.

【0028】そして、コールドヘッド43において冷却
された冷熱冷媒は、各種の冷熱利用機器を冷却する。例
えば、冷熱冷媒は、冷凍庫等の冷熱利用機器内の冷熱冷
媒配管に送られ、冷熱利用機器内で冷凍あるいは冷却作
用を行う。コールドヘッド43に循環して戻され、再度
冷却される。又、放熱用熱交換器32で熱交換された冷
却水は、冷却水循環管路35から放熱器36に流れ、そ
こで冷却ファン45で冷却され、再度放熱用熱交換器3
2へ循環する。
Then, the cold refrigerant cooled in the cold head 43 cools various cold utilization devices. For example, the cold refrigerant is sent to a cold refrigerant pipe in a cold utilization device such as a freezer, and performs freezing or cooling in the cold utilization device. It is circulated back to the cold head 43 and cooled again. The cooling water exchanged in the heat-radiating heat exchanger 32 flows from the cooling-water circulation line 35 to the radiator 36, where it is cooled by the cooling fan 45, and is again cooled.
Cycle to 2.

【0029】本発明に係るスターリング冷凍機1におい
て、ハウジング2、並びに圧縮シリンダブロック19及
び膨張シリンダブロック20、20’を、鋳物FC30
0により製造したので、これらの部材の鋳物壁を通過し
て作動ガスが漏れることを抑えることができる。
In the Stirling refrigerating machine 1 according to the present invention, the housing 2, the compression cylinder block 19 and the expansion cylinder blocks 20, 20 'are connected to a casting FC30.
Since it was manufactured according to 0, it is possible to prevent the working gas from leaking through the casting wall of these members.

【0030】以上、本発明の実施の形態を実施例に基づ
いて説明したが、上記実施例に限定されることなく、特
許請求の範囲記載の技術的事項の範囲内でいろいろな実
施例があることは言うまでもない。例えば、上記実施例
では、モータと往復駆動機構は一体で形成したが、別体
であってもよい。
The embodiments of the present invention have been described based on the embodiments. However, the present invention is not limited to the above embodiments, and various embodiments can be made within the technical scope described in the claims. Needless to say. For example, in the above embodiment, the motor and the reciprocating drive mechanism are formed integrally, but may be separate bodies.

【0031】又、上記実施例では、スターリング冷凍機
を挙げて説明したが、スターリングエンジンでも良い。
スターリングエンジンの場合は、ハウジング内には、モ
ータの代わりに発電機が設けられ、ピストンの往復運動
を回転力に変換する回転力取出機構(クランク機構)が
設けられるが、このようなハウジングと、ハウジングに
取り付けられるシリンダブロックについても同様に鋳物
FC300で製造すると、スターリング冷凍機の場合と
同様に、作動ガスの漏れを防止することができる。
In the above embodiment, the Stirling refrigerator has been described, but a Stirling engine may be used.
In the case of a Stirling engine, a generator is provided in the housing instead of the motor, and a rotational force extracting mechanism (crank mechanism) for converting reciprocating motion of the piston into rotational force is provided. When the cylinder block attached to the housing is similarly manufactured using the casting FC300, the leakage of the working gas can be prevented as in the case of the Stirling refrigerator.

【0032】[0032]

【発明の効果】本発明に係るスターリング冷凍機及びス
ターリングエンジンは、以上のような構成であるから、
ハウジング、圧縮シリンダブロック及び膨張シリンダブ
ロック等の壁を通して作動ガスの漏れを防止し、長時間
運転しても作動ガス圧を安定させ、スターリング冷凍機
及びスターリングエンジンの耐久性、信頼性を向上させ
ることができる。
The Stirling refrigerating machine and the Stirling engine according to the present invention have the above-described structures.
To prevent leakage of working gas through the walls of the housing, compression cylinder block, expansion cylinder block, etc., to stabilize the working gas pressure even after long-term operation, and to improve the durability and reliability of Stirling refrigerators and Stirling engines. Can be.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るスターリング冷凍機を説明する全
体図である。
FIG. 1 is an overall view illustrating a Stirling refrigerator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スターリング冷凍機1 2 ハウジング 3 モータ室 5 クランク室 6 モータ 7 蓋 8 メタルシール 11 端子蓋 12 軸受取付蓋 13 底蓋 14 クランクシャフト 19 圧縮シリンダブロック 20、20’ 膨張シリンダブロック 21 圧縮シリンダ 22 膨張ブロック 26 圧縮ピストン 28 膨張ピストン 29 オイルシール 32 放熱用熱交換器 33 再生器 34 冷却用熱交換器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Stirling refrigerator 1 2 Housing 3 Motor room 5 Crank room 6 Motor 7 Cover 8 Metal seal 11 Terminal cover 12 Bearing mounting cover 13 Bottom cover 14 Crankshaft 19 Compression cylinder block 20, 20 'Expansion cylinder block 21 Compression cylinder 22 Expansion block 26 compression piston 28 expansion piston 29 oil seal 32 heat exchanger for heat dissipation 33 regenerator 34 heat exchanger for cooling

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中崎 五夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井上 貴至 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 對比地 亮佑 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小松原 健夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 金井 大 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 水野 隆行 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 里 和哉 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 福田 栄寿 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 坂本 泰生 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西川 弘 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 真下 傳二 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────の Continuing on the front page (72) Inventor Goo Nakazaki 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Takashi Inoue 2-chome Keihanhondori, Moriguchi-shi, Osaka No. 5-5 Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Ryosuke Kaiji 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Pref. Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Takeo Komatsubara Keihanmoto, Moriguchi City, Osaka 2-5-5, Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Dai Dai Kanai 2-5-5, Keihan Hondori, Sanyo Electric Co., Ltd., Moriguchi City, Osaka (72) Inventor Takayuki Mizuno Moriguchi, Osaka Prefecture 2-5-5 Keihan Hondori Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Kazuya Sato 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Eiji Fukuda Osaka Moriguchi 2-5-5 Keihan Hondori Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Sakamoto 2-5-5 Keihan Hondori, Moriguchi-shi, Osaka Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Nishikawa Osaka 2-5-5 Keihanhondori, Moriguchi City, Sanyo Electric Co., Ltd. (72) Inventor Denji 2-5-5, Keihanhondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture, Sanyo Electric Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 モータの駆動力を往復運動に変換する
往復駆動機構が配設されているハウジングと、該ハウジ
ングに気密的に結合され、圧縮室及び膨張室を夫々含む
作動シリンダを構成する作動シリンダブロックを有する
スターリング冷凍機において、 上記ハウジング及びシリンダブロックのいずれか一つ又
は両方は、鋳物で形成され、該鋳物はFC300である
ことを特徴とするスターリング冷凍機。
1. A housing in which a reciprocating drive mechanism for converting a driving force of a motor into reciprocating motion is provided, and an operation forming an operating cylinder airtightly coupled to the housing and including a compression chamber and an expansion chamber. In a Stirling refrigerator having a cylinder block, one or both of the housing and the cylinder block are formed of a casting, and the casting is FC300.
【請求項2】 上記作動シリンダとして圧縮シリンダと
膨張シリンダの二つのシリンダを有し、上記作動シリン
ダブロックは、上記圧縮シリンダを構成する圧縮シリン
ダブロックと、上記膨張シリンダを構成する膨張シリン
ダブロックとから成るものである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 operating cylinder has two cylinders, a compression cylinder and an expansion cylinder. The operating cylinder block is composed of a compression cylinder block forming the compression cylinder and an expansion cylinder block forming the expansion cylinder. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein the Stirling refrigerator comprises:
【請求項3】 ピストンの往復運動を回転力に変換す
る回転力取出機構が配設されているハウジングと、該ハ
ウジングに気密的に結合され、上記ピストンが往復動す
る作動シリンダを構成する作動シリンダブロックを有す
るスターリングエンジンにおいて、 上記ハウジング及びシリンダブロックのいずれか一つ又
は両方は、鋳物で形成され、該鋳物はFC300である
ことを特徴とするスターリングエンジン。
3. A housing provided with a rotational force extracting mechanism for converting a reciprocating motion of a piston into a rotational force, and an operating cylinder airtightly coupled to the housing to constitute an operating cylinder in which the piston reciprocates. A Stirling engine having a block, wherein one or both of the housing and the cylinder block are formed of a casting, and the casting is FC300.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102425893A (en) * 2010-12-23 2012-04-25 哈尔滨翔凯科技发展有限公司 Zero leakage type refrigerator

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