JP2003042577A - Regenerator for stirling heat engine - Google Patents

Regenerator for stirling heat engine

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JP2003042577A
JP2003042577A JP2001223589A JP2001223589A JP2003042577A JP 2003042577 A JP2003042577 A JP 2003042577A JP 2001223589 A JP2001223589 A JP 2001223589A JP 2001223589 A JP2001223589 A JP 2001223589A JP 2003042577 A JP2003042577 A JP 2003042577A
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JP
Japan
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regenerator
heat exchanger
heat
working gas
cooling
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Application number
JP2001223589A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuya Sato
里  和哉
Tetsuya Kato
哲也 加藤
Takashi Harako
貴志 原子
Takehiro Nishikawa
剛弘 西川
Takayuki Mizuno
隆行 水野
Eiju Fukuda
栄寿 福田
Yasuo Sakamoto
泰生 坂本
Hiroshi Nishikawa
弘 西川
Denji Mashita
傳二 真下
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Priority to US10/064,453 priority patent/US6546738B2/en
Priority to EP07000186A priority patent/EP1790920A1/en
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G1/00Hot gas positive-displacement engine plants
    • F02G1/04Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type
    • F02G1/043Hot gas positive-displacement engine plants of closed-cycle type the engine being operated by expansion and contraction of a mass of working gas which is heated and cooled in one of a plurality of constantly communicating expansible chambers, e.g. Stirling cycle type engines
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2270/00Constructional features
    • F02G2270/45Piston rods

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a heat exchanger from being clogged with wire rod chips of mesh wire in a regenerator of a Stirling refrigerator, which have flowed out from the regenerator with a working medium. SOLUTION: A channel for the working medium is located between a high temperature chamber and a low temperature chamber of the Stirling refrigerator. The regenerator is located between a radiation heat exchanger and a cooling heat exchanger in the channel. A filter is disposed at a port opening for the working medium of the regenerator.

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、スターリング冷凍
機等のスターリング熱機関用の再生器に関し、特にフィ
ルタが付設された再生器に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a regenerator for a Stirling heat engine such as a Stirling refrigerator, and more particularly to a regenerator equipped with a filter.

【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 refrigerating device as an alternative to CFCs for global environmental problems, and having a wider operating temperature than conventional cooling devices, therefore, cold or heat utilization equipment for business use such as freezer, refrigerator, throw-in cooler, etc. , Low temperature liquid circulator, low temperature incubator, constant temperature bath, heat shock test device, freeze dryer, temperature characteristic test device, blood / cell storage device, cold cooler, and various other cooling and heating devices The Stirling refrigerator is in the spotlight as a refrigerator that can be applied to cold heat utilization equipment, is compact, has a high coefficient of performance, and has good energy efficiency.

【0003】ところで、スターリング冷凍機では、作動
ガスが圧縮室(高温室)と膨張室(低温室)との間を流
動し、この流路に沿って放熱用熱交換器(高温側熱交換
器)、再生器及び冷却用熱交換器(低温側熱交換器)が
配設されている。放熱用熱交換器及び冷却用熱交換器
で、夫々冷熱冷媒及び放熱用冷媒との熱交換が行われる
ととも、再生器では作動ガスとの熱の授受を行って夫々
の熱交換性能を上げている。
By the way, in the Stirling refrigerator, the working gas flows between the compression chamber (high temperature chamber) and the expansion chamber (low temperature chamber), and a heat radiating heat exchanger (high temperature side heat exchanger) is provided along this flow path. ), A regenerator and a cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger). In the heat radiating heat exchanger and the heat radiating heat exchanger, heat is exchanged with the cold heat refrigerant and the heat radiating refrigerant, respectively, and in the regenerator, heat is exchanged with the working gas to improve their heat exchange performance. ing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、再生器は通
常、微細な金網線材が充填されて構成されるが、この金
網線材が経年劣化等により部分的に切れて切れ屑となっ
て作動ガスとともに、熱交換器、高温室、低温室等に流
入し、作動ガスの流動抵抗を増したり、ピストンの円滑
な動作を阻害したりして、性能劣化や損傷の原因とな
る。
By the way, a regenerator is usually constructed by filling fine wire mesh wire rods, and the wire mesh wire rods are partially cut due to aged deterioration or the like to form chips, which together with the working gas. , Which flow into the heat exchanger, the high temperature chamber, the low temperature chamber, etc., increase the flow resistance of the working gas and hinder the smooth operation of the piston, which causes performance deterioration and damage.

【0005】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、金網線材の切れ屑が発
生しても、作動ガスとともに再生器から流出しないよう
な構成とすることにより、金網線材の切れ屑によるトラ
ブルを防止し、スターリング冷凍機の性能維持を図ると
ともに、装置の損傷防止を図ることを課題とする。
An object of the present invention is to solve such a conventional problem, and to make it so that even if chips of the wire mesh wire are generated, they do not flow out of the regenerator together with the working gas. Therefore, it is an object to prevent troubles due to chips of the wire mesh wire, maintain the performance of the Stirling refrigerator, and prevent damage to the device.

【0006】[0006]

【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、スターリング熱機関の高温室と低温室の間
の作動ガスの流路中であって、放熱用熱交換器と冷却用
熱交換器の間に配設された再生器において、上記再生器
の両端の作動ガスの出入口にはフィルタが配設されてい
ることを特徴とするスターリング熱機関用再生器を提供
する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is provided in a flow path of a working gas between a high temperature chamber and a low temperature chamber of a Stirling heat engine, wherein a heat radiating heat exchanger and a cooling heat exchanger are used. A regenerator for a Stirling heat engine, characterized in that, in a regenerator arranged between heat exchangers, filters are arranged at inlets and outlets of a working gas at both ends of the regenerator.

【0007】上記再生器は、微細な金網状の線材で形成
されている。
The regenerator is made of fine wire mesh wire.

【0008】上記フィルタは、焼結された多孔性の金属
又はセラミック材で形成されている。
The filter is made of a sintered porous metal or ceramic material.

【0009】[0009]

【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〜図3は、本
発明の適用されるスターリング冷凍機を説明する図であ
り、図1はスターリング冷凍機1の全体構成を説明する
正面図である。図2はスターリング冷凍機1の要部を説
明する図であり、図3は一部が断面の右側面である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below based on examples with reference to the drawings. 1 to 3 are diagrams illustrating a Stirling refrigerator to which the present invention is applied, and FIG. 1 is a front view illustrating the entire configuration of the Stirling refrigerator 1. FIG. 2 is a view for explaining a main part of the Stirling refrigerator 1, and FIG. 3 is a part of the right side surface of the cross section.

【0010】スターリング冷凍機1の本体をなすハウジ
ング2は、鋳物で形成され、その内部は密閉状態に保持
され、作動ガスが封入されている。このハウジング2内
には、区画壁3を介して互いに連通するモータ室4とク
ランク室5とを有する。このモータ室4には正逆回転可
能なモータ6が配設されており、又クランク室5には、
モータ6で回転駆動されるクランクシャフト7、コンロ
ッド8、9と、クロスガイドヘッド10、11等の駆動
機構が配設されている。
The housing 2, which is the main body of the Stirling refrigerator 1, is made of cast metal, the inside of which is kept in a hermetically sealed state and the working gas is enclosed. The housing 2 has a motor chamber 4 and a crank chamber 5 which communicate with each other via a partition wall 3. The motor chamber 4 is provided with a motor 6 capable of rotating in the forward and reverse directions, and the crank chamber 5 includes:
A crankshaft 7, connecting rods 8 and 9, which are rotationally driven by a motor 6, and drive mechanisms such as cross guide heads 10 and 11 are provided.

【0011】クランクシャフト7の二つのクランク部1
2、13は、モータ6の正転時にクランク部13がクラ
ンク部12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。クランク部12、13には、コ
ンロッド8、9が取り付けられ、さらにこのコンロッド
8、9にクロスガイドヘッド10、11が取り付けられ
ている。
Two crank parts 1 of the crankshaft 7
Reference numerals 2 and 13 are formed with a phase difference so that the crank portion 13 moves ahead of the crank portion 12 when the motor 6 rotates in the normal direction. As this phase difference, a phase difference of about 90 degrees is generally adopted. Connecting rods 8 and 9 are attached to the crank portions 12 and 13, and cross guide heads 10 and 11 are attached to the connecting rods 8 and 9.

【0012】ハウジング2におけるクランク室5の上部
には、座部14を介してシリンダブロック15がボルト
16で取付られている。シリンダブロック15は、圧縮
シリンダ17を形成するとともに、膨張シリンダ18の
一部(下部)を形成している。
A cylinder block 15 is attached to the upper portion of the crank chamber 5 of the housing 2 with a bolt 16 via a seat portion 14. The cylinder block 15 forms a compression cylinder 17 and a part (lower part) of the expansion cylinder 18.

【0013】圧縮シリンダ17内では圧縮ピストン19
が往復動する。圧縮シリンダ17内の圧縮ピストン19
の上方空間(圧縮空間)が高温室20であり、この中で
作動ガスは圧縮されて高温となる。圧縮ピストンロッド
21は、圧縮ピストン19とクロスガイドヘッド10を
連結し、クランク室5から圧縮シリンダ17へ伸びるよ
うに設けられている。オイルシールベローズ22が圧縮
ピストンロッド21とハウジング2の上部の間に取り付
けられ、圧縮シリンダ17とクランク室5の間をシール
し、クランク室5からの油上がりを防止している。
In the compression cylinder 17, a compression piston 19
Reciprocates. Compression piston 19 in compression cylinder 17
The upper space (compression space) is a high temperature chamber 20, in which the working gas is compressed to a high temperature. The compression piston rod 21 connects the compression piston 19 and the cross guide head 10, and is provided so as to extend from the crank chamber 5 to the compression cylinder 17. An oil seal bellows 22 is mounted between the compression piston rod 21 and the upper part of the housing 2 to seal between the compression cylinder 17 and the crank chamber 5 and prevent oil from rising from the crank chamber 5.

【0014】一方、膨張シリンダ18は、その下部は上
述の通りシリンダブロック15で構成し、その上部は、
後述する放熱用熱交換器29の内側シリンダ23と冷却
用熱交換器の内筒24とから構成している。この膨張シ
リンダ18内を膨張ピストン25が往復摺動しており、
膨張シリンダ18における膨張ピストン25の上方空間
(膨張空間)が低温室26であり、この中で作動ガスが
膨張し低温となる。
On the other hand, the expansion cylinder 18 has a lower portion constituted by the cylinder block 15 as described above, and an upper portion thereof is
It is composed of an inner cylinder 23 of a heat radiating heat exchanger 29 described later and an inner cylinder 24 of a cooling heat exchanger. The expansion piston 25 reciprocally slides in the expansion cylinder 18,
The space above the expansion piston 25 (expansion space) in the expansion cylinder 18 is a low temperature chamber 26, in which the working gas expands and becomes a low temperature.

【0015】膨張ピストンロッド27は、膨張ピストン
25とクロスガイドヘッド11とを連結し、クランク室
5から膨張シリンダ18内に伸びている。オイルシール
ベローズ28が、膨張ピストンロッド27とハウジング
2の上部の間に取り付けられ、膨張シリンダ18とクラ
ンク室5の間をシールしクランク室5からの油上がりを
防止している。膨張ピストン25は、圧縮ピストン19
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 25 and the cross guide head 11 and extends from the crank chamber 5 into the expansion cylinder 18. An oil seal bellows 28 is attached between the expansion piston rod 27 and the upper portion of the housing 2 to seal between the expansion cylinder 18 and the crank chamber 5 and prevent oil from rising from the crank chamber 5. The expansion piston 25 is the compression piston 19
It moves ahead by 90 degrees in phase.

【0016】膨張シリンダ18を囲むように、放熱用熱
交換器(高温側熱交換器)29、再生器30及び冷却用
熱交換器(低温側熱交換器)31が互いに連通して環状
に配設されている。放熱用熱交換器29の下端、かつ膨
張シリンダ18の周囲に、マニホールド(作動ガス用の
流路)32が形成されている。
A heat-radiating heat exchanger (high-temperature-side heat exchanger) 29, a regenerator 30, and a cooling heat-exchanger (low-temperature-side heat exchanger) 31 communicate with each other and are annularly arranged so as to surround the expansion cylinder 18. It is set up. A manifold (flow path for working gas) 32 is formed around the lower end of the heat radiating heat exchanger 29 and around the expansion cylinder 18.

【0017】そして、圧縮シリンダ17の上端部には、
高温室20とマニホールド32とを連通する連通孔33
が形成されている。高温室20と低温室26は、連通孔
33、マニホールド32、放熱用熱交換器29、再生器
30及び冷却用熱交換器31を通して互いに順次連通す
るように構成されている。
At the upper end of the compression cylinder 17,
Communication hole 33 for communicating the high greenhouse 20 and the manifold 32
Are formed. The high greenhouse 20 and the low temperature chamber 26 are configured to sequentially communicate with each other through the communication hole 33, the manifold 32, the heat radiating heat exchanger 29, the regenerator 30, and the cooling heat exchanger 31.

【0018】シリンダブロック15は、その上部に放熱
用熱交換ハウジング34を有する。この放熱用熱交換ハ
ウジング34と内側シリンダ23との間には、熱交換器
筒37が嵌合し、放熱用熱交換器(高温側熱交換器)2
9を構成している。熱交換器筒37は、その内面には、
作動ガスの流路を形成する細溝35を有し、外面に放熱
フィン36を有する。
The cylinder block 15 has a heat radiating heat exchange housing 34 on its upper part. A heat exchanger tube 37 is fitted between the heat radiating heat exchange housing 34 and the inner cylinder 23, and the heat radiating heat exchanger (high temperature side heat exchanger) 2
9 is composed. The heat exchanger tube 37 has, on its inner surface,
It has a narrow groove 35 that forms a flow path of the working gas, and has a radiation fin 36 on the outer surface.

【0019】作動ガスは細溝35を通り、放熱用熱交換
ハウジング34と放熱フィン36との間の放熱路38は
冷却水が流れこれにより、作動ガスの温熱が冷却水に放
熱される。シリンダブロック15の左右両側面には、蓋
板39が水密的に固定されており、この蓋板39とシリ
ンダブロック15との間に冷却水路40を形成してい
る。この冷却水路40は、入口41と通して放熱路38
に連通するとともに、圧縮シリンダ17及び膨張シリン
ダ18を囲むように形成されている。
The working gas passes through the narrow groove 35 and the cooling water flows through the heat dissipation passage 38 between the heat dissipation housing 34 for heat dissipation and the heat dissipation fins 36, whereby the heat of the working gas is dissipated to the cooling water. A lid plate 39 is watertightly fixed to both left and right side surfaces of the cylinder block 15, and a cooling water passage 40 is formed between the lid plate 39 and the cylinder block 15. The cooling water passage 40 communicates with the inlet 41 and the heat dissipation passage 38.
And is formed so as to surround the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18.

【0020】放熱路38に冷却水の流入口42が設けら
れており、冷却水路40には流出口43が設けられ、流
入口40と流出口43は、図示はしないが、冷却水循環
路及び冷却水循環用ポンプを介して、冷却ファンを有す
る空冷の放熱器(ラジエータ)に接続されている。
A cooling water inflow port 42 is provided in the heat radiation path 38, an outflow port 43 is provided in the cooling water path 40, and the inflow port 40 and the outflow port 43 are not shown in the drawing, but are not shown in the drawing. It is connected to an air-cooled radiator (radiator) having a cooling fan via a water circulation pump.

【0021】内筒24の下部は、内側シリンダ23と嵌
合し膨張シリンダ18の一部を構成しているが、この内
筒24の上部外周側に冷却用熱交換ハウジング44が配
設され、シリンダブロック15に着脱可能に固着されて
いる。冷却用熱交換ハウジング44は、その内面には複
数の細溝45を有し、内筒24と嵌合して作動ガス流路
46を形成し、その外面には冷却フィン47を有する。
これにより、冷却用熱交換器(低温側熱交換器)31を
構成している。
The lower part of the inner cylinder 24 is fitted with the inner cylinder 23 and constitutes a part of the expansion cylinder 18. A cooling heat exchange housing 44 is arranged on the outer peripheral side of the upper part of the inner cylinder 24. It is detachably fixed to the cylinder block 15. The heat exchange housing 44 for cooling has a plurality of narrow grooves 45 on its inner surface, is fitted with the inner cylinder 24 to form a working gas passage 46, and has cooling fins 47 on its outer surface.
This constitutes the cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger) 31.

【0022】この冷却用熱交換器31は、本発明のスタ
ーリング冷凍機の冷熱を利用する冷熱利用機器の冷熱冷
媒の冷却を行う。冷熱冷媒としては、空気、水、アルコ
ール、HFE、PFC等が使用される。
The heat exchanger 31 for cooling cools the cold heat refrigerant of the cold heat utilizing equipment using the cold heat of the Stirling refrigerator of the present invention. Air, water, alcohol, HFE, PFC or the like is used as the cold heat refrigerant.

【0023】内筒24と冷却用熱交換ハウジング44と
の間の環状空間には、金属メッシュ等の蓄冷材から成る
再生器30が配設されている。
A regenerator 30 made of a regenerator material such as a metal mesh is arranged in the annular space between the inner cylinder 24 and the cooling heat exchange housing 44.

【0024】オイルシールベローズ28と膨張ピストン
25との間の空間(オイルシールベローズ25と圧縮ピ
ストン15との間の空間についても同じ)は、バファ空
間(バッファ室)48と呼ばれている。バッファ空間4
8は、管49によりバッファタンク51に接続され、バ
ッファタンク51は、管50によりハウジング2のクラ
ンク室5(モータ室4でもよい。)に接続されている。
The space between the oil seal bellows 28 and the expansion piston 25 (the same applies to the space between the oil seal bellows 25 and the compression piston 15) is called a buffer space (buffer chamber) 48. Buffer space 4
8 is connected to the buffer tank 51 by a pipe 49, and the buffer tank 51 is connected to the crank chamber 5 (or the motor chamber 4) of the housing 2 by a pipe 50.

【0025】本発明は、以上のような構成のスターリン
グ冷凍機において次に説明する構成を特徴とする。本発
明に係るスターリング冷凍機では、図2に示すように、
放熱用熱交換器29と冷却用熱交換器31の間に再生器
30が設けられている。図4は、スターリング冷凍機に
おける再生器について、本発明を従来例と対比して説明
するものであり、図4(a)は本発明に係る再生器30
を示し、図4(b)は従来例を示す。
The present invention is characterized by the structure described below in the Stirling refrigerator having the above structure. In the Stirling refrigerator according to the present invention, as shown in FIG.
A regenerator 30 is provided between the heat radiating heat exchanger 29 and the cooling heat exchanger 31. FIG. 4 illustrates the regenerator in a Stirling refrigerator in comparison with a conventional example, and FIG. 4A shows a regenerator 30 according to the invention.
4B shows a conventional example.

【0026】再生器30は、図2及び図4において、冷
却用熱交換器31の内筒24とその外側の冷却用熱交換
ハウジング44の間のドーナッツ状の空間52内に、微
細な金網状の線材53が充填されて構成されている。こ
の金網状の線材53は、固形状に圧縮されて形成されて
いる。
2 and 4, the regenerator 30 has a fine wire mesh-like shape in a donut-shaped space 52 between the inner cylinder 24 of the cooling heat exchanger 31 and the cooling heat exchange housing 44 outside thereof. The wire 53 is filled. This wire mesh wire 53 is formed by being compressed into a solid state.

【0027】スターリング冷凍機では、作動ガスが高温
室20と低温室26を頻繁に往復するが、この際、再生
器内を頻繁に通過するので、経年的に金網状の線材53
の一部が切れて切れ屑となり、作動ガスとともに細溝3
5、45を通り、高温室20や低温室26に入り込んで
しまう。
In the Stirling refrigerator, the working gas frequently reciprocates between the high temperature chamber 20 and the low temperature chamber 26, but at this time, since it frequently passes through the regenerator, the wire mesh wire 53 is aged over time.
Part of the gas is cut into chips, and the fine groove 3 becomes
After passing through Nos. 5 and 45, they enter the high temperature chamber 20 and the low temperature chamber 26.

【0028】このようなことが生じると、細溝35、4
5が詰まって作動ガスの流動抵抗が大きくなり動力損失
の増加の原因となり、又高温室20や低温室26から圧
縮ピストン19や膨張ピストン25と圧縮シリンダ17
や膨張シリンダ18の内面との隙間に入り込んで、ピス
トンの円滑な往復動作を阻害し、シリンダ損傷の原因と
もなる。
When this happens, the narrow grooves 35, 4
5 becomes clogged to increase the flow resistance of the working gas, which causes an increase in power loss.
And the space between the expansion cylinder 18 and the inner surface of the expansion cylinder 18 to hinder the smooth reciprocating motion of the piston, which may cause damage to the cylinder.

【0029】図4(b)に示す従来例の再生器は、ドー
ナッツ状の空間52内に微細な金網状の線材53が充填
されているのみで、上記のような金網状線材の切れ屑が
作動ガスとともに流れ出すことを防止できなかった。
In the conventional regenerator shown in FIG. 4 (b), the donut-shaped space 52 is filled only with fine wire-mesh-like wire rods 53. It could not be prevented from flowing out together with the working gas.

【0030】本発明に係る再生器30は、図4(a)に
示すように、再生器30を構成するドーナッツ状の空間
52の上下両端の作動ガスの出入口、即ち上端出入口5
4及び下端出入口55に、夫々フィルタ56を設置して
いる。
As shown in FIG. 4A, the regenerator 30 according to the present invention has the upper and lower inlets / outlets 5 of the working gas at the upper and lower ends of the donut-shaped space 52 constituting the regenerator 30.
Filters 56 are installed at the 4 and the lower end entrance / exit 55, respectively.

【0031】このフィルタ56は、作動ガスを通過させ
るが、金網線材の切れ屑は通過させない程度の隙間が形
成されたものであり、例えば、SUS材で形成した微細
なメッシュを有する金網材から成る薄板、或いは金属や
セラミック材から形成した微細な多孔を有する多孔質焼
結材から成る薄板等を使用する。
The filter 56 is formed with a gap that allows the working gas to pass through but does not allow the chips of the wire mesh wire to pass through, and is made of, for example, a wire mesh material having a fine mesh formed of SUS material. A thin plate or a thin plate made of a porous sintered material having fine porosity formed of a metal or a ceramic material is used.

【0032】(作用)次に、本発明の上記実施例のスタ
ーリング冷凍機の作用を説明する。モータ6によってク
ランクシャフト7が正方向に回転し、クランク室5内の
クランク部10、11が90度位相がずれて回転する。
このクランク部10、11に連結されたコンロッド8、
9、クロスガイドヘッド19、11、圧縮ピストンロッ
ド17及び膨張ピストンロッド23を介して、圧縮ピス
トン19及び膨張ピストン25が、互いに90度の位相
差をもって往復動する。
(Operation) Next, the operation of the Stirling refrigerator of the above embodiment of the present invention will be described. The motor 6 rotates the crankshaft 7 in the forward direction, and the crank portions 10 and 11 in the crank chamber 5 rotate 90 degrees out of phase with each other.
Connecting rod 8 connected to the crank portions 10 and 11,
The compression piston 19 and the expansion piston 25 reciprocate with a phase difference of 90 degrees from each other through the 9, cross guide heads 19 and 11, the compression piston rod 17, and the expansion piston rod 23.

【0033】膨張ピストン25が90度先行して上死点
付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン19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33及びマニホ
ールド32を通り放熱用熱交換器29の細溝35内に流
入し、放熱路38を流れる冷却水に放熱する。さらに作
動ガスは、再生器30で蓄熱された冷熱で冷却され、細
溝45内を通って低温室26(膨張空間)内に流入す
る。
While the expansion piston 25 is moving 90 degrees ahead and moving slowly near the top dead center, the compression piston 19 moves rapidly near the middle toward the top dead center to compress the working gas. The compressed working gas flows into the narrow groove 35 of the heat radiating heat exchanger 29 through the communication hole 33 and the manifold 32, and radiates heat to the cooling water flowing through the heat radiating passage 38. Further, the working gas is cooled by the cold heat stored in the regenerator 30, passes through the narrow groove 45, and flows into the low temperature chamber 26 (expansion space).

【0034】圧縮ピストン19が上死点近辺でゆっくり
と移動している時に膨張ピストン25は急激に下死点に
向かって移動し、低温室26(膨張空間)に流入した作
動ガスは急激に膨張し冷熱が発生する。これにより冷却
用熱交換器31を含むヘッド部(コールドヘッドと言
う。)48は冷却されて低温となる。
When the compression piston 19 slowly moves near the top dead center, the expansion piston 25 rapidly moves toward the bottom dead center, and the working gas flowing into the low temperature chamber 26 (expansion space) rapidly expands. Then cold heat is generated. As a result, the head portion (called a cold head) 48 including the heat exchanger 31 for cooling is cooled to a low temperature.

【0035】そして、冷却用熱交換器31において、冷
却フィン47に接する冷熱利用機器用の冷熱冷媒を冷却
する。膨張ピストン25が下死点から上死点に移動する
ときには圧縮ピストン19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26より冷却用熱交換器の
細溝45を通り再生器30に流入し作動ガスの有する冷
熱を再生器30に蓄熱する。再生器30に蓄熱された冷
熱は、上記のように高温室20から放熱用熱交換器29
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 cooling heat exchanger 31, the cold heat refrigerant for the equipment utilizing cold heat, which is in contact with the cooling fins 47, is cooled. When the expansion piston 25 moves from the bottom dead center to the top dead center, the compression piston 19 moves from the intermediate position to the bottom dead center, and the working gas flows from the low temperature chamber 26 through the narrow groove 45 of the cooling heat exchanger to the regenerator. Cold heat flowing into the working gas 30 and contained in the working gas is stored in the regenerator 30. The cold heat stored in the regenerator 30 is transferred from the high temperature chamber 20 to the heat radiating heat exchanger 29 as described above.
The working gas sent through is reused for cooling again.

【0036】そして、冷却用熱交換器において冷却され
た冷熱冷媒は、流出パイプ57から各種の冷熱利用機器
に送られ冷却に利用される。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用配管に送られ、冷熱
利用機器内で冷凍あるいは冷却作用を行う。そして冷熱
利用機器から冷却用熱交換器31に流入パイプ58を通
って循環して戻され、再度冷却される。
Then, the cold heat refrigerant cooled in the cooling heat exchanger is sent from the outflow pipe 57 to various cold heat utilizing devices and used for cooling. For example, the cold heat refrigerant is sent to a cold heat refrigerant pipe in a cold heat utilization apparatus such as a freezer, and performs a freezing or cooling action in the cold heat utilization apparatus. Then, the cold heat utilization equipment circulates back to the cooling heat exchanger 31 through the inflow pipe 58 and is cooled again.

【0037】放熱器(ラジエータ)から送られてくる冷
却水は、流入口42から放熱用熱交換器38内に流入
し、放熱路38を通過して作動ガスを冷却する。さら
に、この冷却水は冷却水路40に流入し、圧縮シリンダ
17及び膨張シリンダ18の周囲を流れる。これによっ
て、シリンダブロック15の内側に形成されている圧縮
シリンダ17及び膨張シリンダ18を周囲から冷却す
る。この後、冷却水は、流出口43から流出して、放熱
器において冷却ファンで冷却され、再度、放熱用熱交換
器29へと循環する。
The cooling water sent from the radiator (radiator) flows into the heat radiating heat exchanger 38 through the inlet 42, passes through the heat radiating passage 38, and cools the working gas. Further, this cooling water flows into the cooling water passage 40 and flows around the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18. As a result, the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18 formed inside the cylinder block 15 are cooled from the surroundings. After that, the cooling water flows out from the outflow port 43, is cooled by the cooling fan in the radiator, and is circulated again to the heat radiation heat exchanger 29.

【0038】バッファタンク51は、バッファ空間48
とハウジング2を均等な圧力とし、バッファ空間48内
の圧力変動を吸収するとともに、ハウジング2内の圧力
変動を吸収し、バッファ空間にその影響を及ぼさないよ
うな緩衝機能を有する。
The buffer tank 51 has a buffer space 48.
The housing 2 has a uniform pressure, absorbs pressure fluctuations in the buffer space 48, and absorbs pressure fluctuations in the housing 2 so as not to affect the buffer space.

【0039】本発明に係る再生器30は、図4(a)に
示すように、再生器30の上下出入口54、55にフィ
ルタ56を設けたので、このフィルタ56により、作動
ガスを通過させるが、金網線材の切れ屑は通過させない
ので、金網線材の切れ屑が作動ガスとともに再生器30
から外に流出することが防止できる。これにより、金網
線材の切れ屑が、高温室20、低温室26、細溝35、
45等に入り込んむことを防止できる。
In the regenerator 30 according to the present invention, as shown in FIG. 4 (a), the upper and lower inlets / outlets 54 and 55 of the regenerator 30 are provided with the filters 56, so that the filter 56 allows the working gas to pass therethrough. Since the chips of the wire mesh wire do not pass through, the chips of the wire mesh wire together with the working gas regenerator 30
Can be prevented from flowing out. As a result, chips of the wire mesh wire rods are generated in the high temperature chamber 20, the low temperature chamber 26, the narrow groove 35,
It is possible to prevent the entry into 45 and the like.

【0040】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、本発明は、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。
The embodiments of the present invention have been described above based on the examples, but the present invention is not limited to the above examples, and various modifications can be made within the scope of the technical matters described in the claims. It goes without saying that there are examples.

【0041】[0041]

【発明の効果】本発明は以上の通り、従来の再生器にフ
ィルタを装着するという簡単な構成を採用することで、
経年的な劣化で金網線材の切れ屑が発生しても、作動ガ
スとともに再生器から流出しないようにすることができ
るために、金網線材の切れ屑による放熱用熱交換器及び
冷却用熱交換器内での詰まりによる流動抵抗の上昇によ
る動力損失の増加や、圧縮及び膨張シリンダ内面とピス
トンの間に入り込むことによる円滑な往復動を阻害し、
シリンダを損傷するような各種のトラブルを防止するこ
とができる。
As described above, according to the present invention, by adopting the simple structure of mounting the filter on the conventional regenerator,
Even if chips of wire mesh wire are generated due to deterioration over time, it is possible to prevent the wire from flowing out of the regenerator together with the working gas. The increase in power loss due to the increase in flow resistance due to clogging in the inside and the smooth reciprocation due to entering between the compression and expansion cylinder inner surface and the piston are obstructed,
Various troubles that damage the cylinder can be prevented.

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

【図1】本発明に係る 適用例であるスターリング冷
凍機の全体を説明する正面図である。
FIG. 1 is a front view illustrating an entire Stirling refrigerator, which is an application example of the present invention.

【図2】図1のスターリング冷凍機の要部を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing a main part of the Stirling refrigerator of FIG.

【図3】図1のスターリング冷凍機の一部断面の右側面
図である。
FIG. 3 is a right side view of a partial cross section of the Stirling refrigerator of FIG. 1.

【図4】本発明に係る再生器の構成を従来例と比較して
説明するための図である。
FIG. 4 is a diagram for explaining a configuration of a regenerator according to the present invention in comparison with a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スターリング冷凍機 2 ハウジング 4 モータ室 6 モータ 7 クランクシャフト 12、13 クランク部 15 シリンダブロック 17 圧縮シリンダ 18 膨張シリンダ 19 圧縮ピストン 20 高温室 23 (放熱用熱交換器の)内側シリンダ 24 (冷却用熱交換器の)内筒 25 膨張ピストン 26 低温室 29 放熱用熱交換器 30 再生器 31 冷却用熱交換器 34 (シリンダブロックの)放熱用熱交換ハウジン
グ 40 冷却水路 44 冷却用熱交換ハウジング 51 バッファタンク 52 ドーナッツ状の空間 53 金網状の線材 54 ドーナッツ状の空間の上端出入口 55 ドーナッツ状の空間の下端出入口 56 再生器のフィルタ
1 Stirling Refrigerator 2 Housing 4 Motor Chamber 6 Motor 7 Crankshaft 12, 13 Crank Part 15 Cylinder Block 17 Compression Cylinder 18 Expansion Cylinder 19 Compression Piston 20 High Greenhouse 23 (In Heat Exchanger for Radiation) Inner Cylinder 24 (Heat for Cooling) Inner cylinder 25 (expansion cylinder) Expansion piston 26 Low greenhouse 29 Heat dissipation heat exchanger 30 Regenerator 31 Cooling heat exchanger 34 Heat dissipation housing 40 (of cylinder block) Heat dissipation housing 40 Cooling water channel 44 Cooling heat exchange housing 51 Buffer tank 52 Donut-shaped space 53 Wire mesh wire 54 Donut-shaped space upper end door 55 Donut-shaped space lower end door 56 Regenerator filter

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原子 貴志 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 剛弘 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 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 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   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Takashi Atomic             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takehiro Nishikawa             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takayuki Mizuno             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Eiju Fukuda             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Yasuo Sakamoto             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Hiroshi Nishikawa             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Denji Mashita             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スターリング熱機関の高温室と低温室
の間の作動ガスの流路中であって、放熱用熱交換器と冷
却用熱交換器の間に配設された再生器において、 上記再生器の両端の作動ガスの出入口にはフィルタが配
設されていることを特徴とするスターリング熱機関用再
生器。
1. A regenerator arranged in a working gas flow path between a high temperature chamber and a low temperature chamber of a Stirling heat engine, wherein the regenerator is arranged between a heat radiating heat exchanger and a cooling heat exchanger. A regenerator for a Stirling heat engine, characterized in that filters are arranged at the inlet and outlet of the working gas at both ends of the regenerator.
【請求項2】 上記再生器は、微細な金網状の線材で
形成されていることを特徴とする請求項1記載のスター
リング熱機関用再生器。
2. The regenerator for a Stirling heat engine according to claim 1, wherein the regenerator is formed of a fine wire mesh wire.
【請求項3】 上記フィルタは、焼結された多孔性の
金属又はセラミック材で形成されていることを特徴とす
る請求項1又は2記載のスターリング熱機関用再生器。
3. The regenerator for a Stirling heat engine according to claim 1, wherein the filter is made of a sintered porous metal or ceramic material.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2010007769A (en) * 2008-06-27 2010-01-14 Ntn Corp Electric linear actuator

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