JP2003049775A - Compressor - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、圧縮機に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a compressor.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、例えばスターリング型パルス管冷
凍機の圧縮機では、ケーシングに固定されたピストン
を、リニアモータに連結されたシリンダに嵌合して圧縮
室を形成し、上記シリンダをリニアモータによって軸方
向に進退駆動して、上記圧縮室に導かれるガスに圧力変
動を生成している。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, in a compressor of a Stirling type pulse tube refrigerator, a piston fixed to a casing is fitted into a cylinder connected to a linear motor to form a compression chamber, and the cylinder is linearly motorized. Is driven back and forth in the axial direction to generate a pressure fluctuation in the gas introduced into the compression chamber.
【０００３】上記ピストンは、ステンレスからなるピス
トン本体と、このピストン本体の外周面に設けられたＰ
ＴＦＥ（ポリ・テトラ・フルオロ・エチレン）層とから
なる。上記シリンダもまた、上記ピストン本体と同様に
ステンレスからなる。上記ピストン本体とシリンダと
を、同一の材料で形成することによって線膨張係数を同
一にして、圧縮機が高温になってもピストンとシリンダ
との間のクリアランスの大きさが殆ど変わらないように
している。The piston is a stainless steel piston body and a P provided on the outer peripheral surface of the piston body.
It is composed of a TFE (poly-tetra-fluoro-ethylene) layer. The cylinder is also made of stainless steel like the piston body. The piston body and the cylinder are made of the same material to have the same linear expansion coefficient so that the size of the clearance between the piston and the cylinder does not substantially change even when the temperature of the compressor rises. There is.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の圧縮機は、上記ＰＴＦＥ層の線膨張係数がピストン
本体の線膨張係数よりも格段に大きいので、上記ＰＴＦ
Ｅ層の線膨張係数が支配的になって、上記ＰＴＦＥ層と
ピストン本体との合成線膨張係数が、上記シリンダの線
膨張係数よりも大きくなる。したがって、上記圧縮機が
高温になると、上記ピストンの膨張量が、上記シリンダ
の膨張量よりも大きくなって、ＰＴＦＥ層の外周面とシ
リンダの内周面との間のクリアランスが減少し、上記Ｐ
ＴＦＥ層の外周面とシリンダの内周面とが接触して圧縮
機の圧縮能力が低下したり、最悪の場合、圧縮機が停止
するという問題がある。However, in the conventional compressor described above, since the linear expansion coefficient of the PTFE layer is significantly larger than the linear expansion coefficient of the piston body, the PTF described above is used.
The linear expansion coefficient of the E layer becomes dominant, and the combined linear expansion coefficient of the PTFE layer and the piston body becomes larger than the linear expansion coefficient of the cylinder. Therefore, when the temperature of the compressor becomes high, the expansion amount of the piston becomes larger than the expansion amount of the cylinder, and the clearance between the outer peripheral surface of the PTFE layer and the inner peripheral surface of the cylinder decreases, and the P
There is a problem that the outer peripheral surface of the TFE layer and the inner peripheral surface of the cylinder come into contact with each other to reduce the compression capability of the compressor, or in the worst case, the compressor stops.
【０００５】そこで、本発明の目的は、高温になっても
圧縮能力が低下したり、停止することがない圧縮機を提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, an object of the present invention is to provide a compressor in which the compression capacity does not decrease or stops even at high temperatures.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１の発明の圧縮機は、金属からなり、外周面
に樹脂層を設けたピストン本体と、金属からなるシリン
ダとを備える圧縮機において、上記ピストン本体の金属
とシリンダの金属とは異なる金属であり、上記ピストン
本体と樹脂層との合成線膨張係数と、上記シリンダの線
膨張係数とが実質的に同一であることを特徴としてい
る。In order to achieve the above object, a compressor according to the invention of claim 1 comprises a piston body made of metal and having a resin layer on its outer peripheral surface, and a cylinder made of metal. In the machine, the metal of the piston body and the metal of the cylinder are different metals, and the combined linear expansion coefficient of the piston body and the resin layer and the linear expansion coefficient of the cylinder are substantially the same. I am trying.
【０００７】請求項１の圧縮機によれば、上記ピストン
本体の金属とシリンダの金属とは異なる金属であり、上
記ピストン本体と樹脂層との合成線膨張係数と、上記シ
リンダの線膨張係数とが実質的に同一であるので、上記
圧縮機が高温になっても、上記ピストン本体および樹脂
層の膨張量と、上記シリンダの膨張量とは略同一にな
る。これによって、上記樹脂層の外周面と、上記シリン
ダとの間のクリアランスは殆ど変化しない。したがっ
て、従来におけるようにクリアランスが減少して圧縮機
の圧縮能力が低下したり、圧縮機が停止することがな
く、また、クリアランスが増大して圧縮機の圧縮効率が
低下することがない。その結果、上記圧縮機は、高温に
なっても、安定して良好な性能が得られる。According to the compressor of the first aspect, the metal of the piston body and the metal of the cylinder are different metals, the combined linear expansion coefficient of the piston body and the resin layer, and the linear expansion coefficient of the cylinder. Are substantially the same, the amount of expansion of the piston body and the resin layer and the amount of expansion of the cylinder are substantially the same even when the temperature of the compressor rises. Thereby, the clearance between the outer peripheral surface of the resin layer and the cylinder hardly changes. Therefore, unlike the conventional case, the clearance does not decrease and the compression capacity of the compressor does not decrease, the compressor does not stop, and the clearance does not increase and the compression efficiency of the compressor does not decrease. As a result, the compressor can stably obtain good performance even at high temperatures.
【０００８】請求項２の発明の圧縮機は、請求項１に記
載の圧縮機において、上記ピストン本体はステンレスか
らなり、上記シリンダはアルミニウムからなり、上記樹
脂層はＰＴＦＥからなることを特徴としている。According to a second aspect of the present invention, in the compressor according to the first aspect, the piston body is made of stainless steel, the cylinder is made of aluminum, and the resin layer is made of PTFE. .
【０００９】請求項２の圧縮機によれば、上記ピストン
本体はステンレスからなり、上記シリンダはアルミニウ
ムからなり、上記樹脂層はＰＴＦＥからなるので、上記
アルミニウムの線膨張係数はステンレスの線膨張係数よ
りも大きく、また、上記ＰＴＦＥの線膨張係数は上記ア
ルミニウムおよびステンレスの線膨張係数よりも大きい
から、上記ＰＴＦＥからなる樹脂層とステンレスからな
るピストン本体との合成線膨張係数は、アルミニウムか
らなるシリンダの線膨張係数と略等しくなる。According to the compressor of claim 2, since the piston body is made of stainless steel, the cylinder is made of aluminum, and the resin layer is made of PTFE, the coefficient of linear expansion of the aluminum is larger than that of stainless steel. Since the linear expansion coefficient of PTFE is larger than that of aluminum and stainless steel, the combined linear expansion coefficient of the resin layer made of PTFE and the piston body made of stainless steel is larger than that of the cylinder made of aluminum. It is almost equal to the linear expansion coefficient.
【００１０】請求項３の発明の圧縮機は、金属からなる
ピストンと、金属からなり、内周面に樹脂層を設けたシ
リンダ本体とを備える圧縮機において、上記ピストンの
金属とシリンダ本体の金属とは異なる金属であり、上記
ピストンの線膨張係数と、上記シリンダ本体と樹脂層と
の合成線膨張係数とが実質的に同一であることを特徴と
している。According to a third aspect of the present invention, there is provided a compressor including: a piston made of metal; and a cylinder body made of metal and having a resin layer on an inner peripheral surface thereof. And a linear expansion coefficient of the piston and a combined linear expansion coefficient of the cylinder body and the resin layer are substantially the same.
【００１１】請求項３の圧縮機によれば、上記ピストン
の金属とシリンダ本体の金属とは異なる金属であり、上
記ピストンの線膨張係数と、上記シリンダ本体と樹脂層
との合成線膨張係数とが実質的に同一であるので、上記
圧縮機が高温になっても、上記ピストンと、上記樹脂層
内面との間のクリアランスは殆ど変化しない。したがっ
て、従来におけるようにクリアランスが減少して圧縮機
の圧縮能力が低下したり、圧縮機が停止することがな
く、また、クリアランスが増大して圧縮機の圧縮効率が
低下することがない。その結果、上記圧縮機は、高温に
なっても、安定して良好な性能が得られる。According to the compressor of claim 3, the metal of the piston and the metal of the cylinder body are different metals, and the linear expansion coefficient of the piston and the combined linear expansion coefficient of the cylinder body and the resin layer. Are substantially the same, the clearance between the piston and the inner surface of the resin layer hardly changes even when the temperature of the compressor rises. Therefore, unlike the conventional case, the clearance does not decrease and the compression capacity of the compressor does not decrease, the compressor does not stop, and the clearance does not increase and the compression efficiency of the compressor does not decrease. As a result, the compressor can stably obtain good performance even at high temperatures.
【００１２】請求項４の発明の圧縮機は、請求項３に記
載の圧縮機において、上記ピストンはアルミニウムから
なり、上記シリンダ本体はステンレスからなり、上記樹
脂層はＰＴＦＥからなることを特徴としている。According to a fourth aspect of the present invention, in the compressor according to the third aspect, the piston is made of aluminum, the cylinder body is made of stainless steel, and the resin layer is made of PTFE. .
【００１３】請求項４の圧縮機によれば、上記ピストン
はアルミニウムからなり、上記シリンダ本体はステンレ
スからなり、上記樹脂層はＰＴＦＥからなるので、上記
アルミニウムの線膨張係数はステンレスの線膨張係数よ
りも大きく、また、上記ＰＴＦＥの線膨張係数は上記ア
ルミニウムおよびステンレスの線膨張係数よりも大きい
から、上記ＰＴＦＥからなる樹脂層とステンレスからな
るシリンダ本体との合成線膨張係数は、アルミニウムか
らなるピストンの線膨張係数と略等しくなる。According to the compressor of claim 4, since the piston is made of aluminum, the cylinder body is made of stainless steel, and the resin layer is made of PTFE, the coefficient of linear expansion of the aluminum is more than that of stainless steel. Since the linear expansion coefficient of PTFE is larger than that of aluminum and stainless steel, the combined linear expansion coefficient of the resin layer made of PTFE and the cylinder body made of stainless steel is larger than that of the piston made of aluminum. It is almost equal to the linear expansion coefficient.
【００１４】請求項５の発明の圧縮機は、請求項１乃至
４のいずれか１つに記載の圧縮機において、上記樹脂層
は、電解によって形成したことを特徴としている。According to a fifth aspect of the present invention, in the compressor according to any one of the first to fourth aspects, the resin layer is formed by electrolysis.
【００１５】請求項５の圧縮機によれば、上記樹脂層は
電解によって形成するので、上記樹脂層の厚みを高精度
に制御して形成できるから、上記樹脂層およびピストン
本体の合成線膨張係数、または、上記樹脂層およびシリ
ンダ本体の合成線膨張係数が、比較的高精度で所望の値
に形成できる。また、上記樹脂層の厚みを高精度に制御
して形成できるから、ピストン本体の外周面に形成され
た樹脂層とシリンダとの間のクリアランス、または、シ
リンダ本体の内周面に形成された樹脂層とピストンとの
間のクリアランスを、正確な大きさに形成できる。According to the compressor of the fifth aspect, since the resin layer is formed by electrolysis, the thickness of the resin layer can be controlled with high precision, so that the composite linear expansion coefficient of the resin layer and the piston body is formed. Alternatively, the combined linear expansion coefficient of the resin layer and the cylinder body can be formed to a desired value with relatively high accuracy. Further, since the thickness of the resin layer can be controlled with high precision, the clearance between the resin layer formed on the outer peripheral surface of the piston body and the cylinder, or the resin formed on the inner peripheral surface of the cylinder body. The clearance between the layer and the piston can be precisely sized.
【００１６】請求項６の発明の圧縮機は、請求項１乃至
５のいずれか１つに記載の圧縮機において、上記樹脂層
は、導電性の樹脂からなることを特徴としている。[0016] A compressor according to a sixth aspect of the present invention is the compressor according to any one of the first to fifth aspects, wherein the resin layer is made of a conductive resin.
【００１７】請求項６の圧縮機によれば、上記樹脂層
は、導電性の樹脂からなるので、この樹脂層と、クリア
ランスを隔てて対向するピストンまたはシリンダとの間
について、電圧を印加すると共に抵抗値を測定すること
により、上記樹脂層と、上記ピストンまたはシリンダと
の間の接触が容易に検知される。According to the compressor of the sixth aspect, since the resin layer is made of a conductive resin, a voltage is applied between the resin layer and the piston or cylinder facing each other with a clearance. By measuring the resistance value, the contact between the resin layer and the piston or cylinder can be easily detected.
【００１８】請求項７の発明の圧縮機は、請求項１，
３，５のいずれか１つに記載の圧縮機において、上記樹
脂層は、Ｎｉ（ニッケル）、Ｐ（リン）、およびＰＴＦ
Ｅからなることを特徴としている。The compressor of the invention of claim 7 is the compressor of claim 1,
In the compressor according to any one of 3 and 5, the resin layer includes Ni (nickel), P (phosphorus), and PTF.
It is characterized by consisting of E.
【００１９】請求項７の圧縮機によれば、上記樹脂層
は、Ｎｉ、Ｐ、およびＰＴＦＥからなるので、伝導性の
樹脂層に形成できる。According to the compressor of claim 7, since the resin layer is made of Ni, P and PTFE, it can be formed as a conductive resin layer.
【００２０】[0020]
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
により詳細に説明する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below with reference to the embodiments shown in the drawings.
【００２１】図１は、本実施形態の圧縮機を示す断面図
である。この圧縮機は、スターリング型パルス管冷凍機
に用いる圧縮機であり、ピストン１をシリンダ２に嵌合
して、圧縮室３を形成している。上記シリンダ２は、連
結部材１１を介してコイル部１２に接続し、このコイル
部１２を、略円筒形のヨーク１３の一端に開放して形成
された空間１４内に挿入していると共に、上記空間１４
の径方向内側に配置された永久磁石１５に対向させてい
る。上記コイル部１２、ヨーク１３、および永久磁石１
５で、リニアモータ５を構成している。FIG. 1 is a sectional view showing the compressor of this embodiment. This compressor is a compressor used in a Stirling type pulse tube refrigerator, and a piston 1 is fitted in a cylinder 2 to form a compression chamber 3. The cylinder 2 is connected to a coil portion 12 via a connecting member 11, and the coil portion 12 is inserted into a space 14 formed by opening one end of a substantially cylindrical yoke 13 and at the same time, Space 14
It faces the permanent magnet 15 arranged on the inner side in the radial direction. The coil portion 12, the yoke 13, and the permanent magnet 1
5, the linear motor 5 is configured.
【００２２】上記ピストン１は、ピストン本体２３の外
周面に、ＰＴＦＥからなる樹脂層２１を設けてなる。上
記ピストン本体２３はステンレスからなる一方、上記シ
リンダ２はアルミニウムからなり、上記ピストン本体２
３とシリンダ２は互いに異なる金属からなる。上記樹脂
層２１の厚みは、この樹脂層２１とピストン本体２３と
の合成線膨張係数、すなわち、上記ピストン１の線膨張
係数が、上記アルミニウムからなるシリンダ２の線膨張
係数と実質的に同一になる厚みにしている。上記樹脂層
２１の外周面、すなわち、上記ピストン１の外周面と、
上記シリンダ２の内周面との間には、常温（２５℃）の
下で約１５μｍのクリアランスを形成して、上記シリン
ダ２が駆動された際にシリンダ２とピストン１とが接触
しないようにしている。上記樹脂層２１は、ピストン本
体２３の外周面に、電解によって厚みを高精度に制御し
て形成している。これによって、この樹脂層２１とピス
トン本体２３との合成線膨張係数を、上記シリンダ２の
線膨張係数に高精度で一致させ、また、樹脂層２１の外
周面とシリンダ２の内周面との間のクリアランスを高精
度に１５μｍに形成している。この上記ピストン１は、
上記シリンダ２と嵌合していない側の端を、図示しない
ケーシングに固定している。上記ピストン本体２３の中
央には、軸方向に延びるガス通路１７を設けている。上
記シリンダ２の両端を、外周部がケーシングに固定され
たフレクシャベアリング７，７によって、軸方向に移動
可能に支持している。In the piston 1, a resin layer 21 made of PTFE is provided on the outer peripheral surface of the piston body 23. The piston body 23 is made of stainless steel, while the cylinder 2 is made of aluminum.
3 and the cylinder 2 are made of different metals. The thickness of the resin layer 21 is such that the combined linear expansion coefficient of the resin layer 21 and the piston body 23, that is, the linear expansion coefficient of the piston 1 is substantially the same as the linear expansion coefficient of the cylinder 2 made of aluminum. The thickness is An outer peripheral surface of the resin layer 21, that is, an outer peripheral surface of the piston 1,
A clearance of about 15 μm is formed between the cylinder 2 and the inner peripheral surface thereof at room temperature (25 ° C.) to prevent the cylinder 2 and the piston 1 from coming into contact with each other when the cylinder 2 is driven. ing. The resin layer 21 is formed on the outer peripheral surface of the piston body 23 by electrolysis to control the thickness with high accuracy. As a result, the linear expansion coefficient of the resin layer 21 and the piston main body 23 is matched with the linear expansion coefficient of the cylinder 2 with high accuracy, and the outer peripheral surface of the resin layer 21 and the inner peripheral surface of the cylinder 2 are matched. The clearance between them is accurately formed to 15 μm. This piston 1 is
The end that is not fitted to the cylinder 2 is fixed to a casing (not shown). A gas passage 17 extending in the axial direction is provided at the center of the piston body 23. Both ends of the cylinder 2 are supported movably in the axial direction by flexure bearings 7, 7 whose outer peripheral portions are fixed to the casing.
【００２３】上記構成の圧縮機を動作すると、上記ヨー
ク１３と永久磁石１５で形成された磁気回路中に位置す
る上記コイル部１２に、図示しない配線を介して交番電
流が通電される。これによって、上記コイル部１２に軸
方向に交番する推力が生じ、このコイル部１２に上記連
結部材１１を介して接続するシリンダ２が、軸方向に進
退する。これによって、上記シリンダ２とピストン本体
２３との間の圧縮室３の容積が減少および増大して、こ
の圧縮室３内のガスに圧力変動が生成される。このガス
の圧力変動は、上記ピストンのガス通路１７を経て、こ
の圧縮機に直列接続された図示しない蓄冷器、パルス
管、およびバッファタンクに向って送出される。このバ
ッファタンクで、上記ガスの圧力変動の位相が変換さ
れ、上記パルス管の低温端に冷熱が生成される。When the compressor having the above construction is operated, an alternating current is supplied to the coil portion 12 located in the magnetic circuit formed by the yoke 13 and the permanent magnet 15 through a wire (not shown). As a result, a thrust force alternating in the axial direction is generated in the coil portion 12, and the cylinder 2 connected to the coil portion 12 via the connecting member 11 moves back and forth in the axial direction. As a result, the volume of the compression chamber 3 between the cylinder 2 and the piston body 23 decreases and increases, and pressure fluctuations are generated in the gas inside the compression chamber 3. The pressure fluctuation of the gas is sent through the gas passage 17 of the piston to a regenerator, a pulse tube, and a buffer tank (not shown) connected in series to the compressor. In this buffer tank, the phase of the pressure fluctuation of the gas is converted, and cold heat is generated at the low temperature end of the pulse tube.
【００２４】上記圧縮機は、上記リニアモータ５による
発熱や、上記ガスの圧縮熱などによって、環境温度より
も高温になる。例えば、環境温度が６０℃程度である
と、上記圧縮機のピストン１およびシリンダ２の温度は
９０℃程度に達する。ここにおいて、上記ピストン１を
形成する樹脂層２１およびピストン本体２３の合成線膨
張係数と、上記シリンダ２の線膨張係数とを、実質的に
同一に形成している。したがって、上記ピストン１およ
びシリンダ２の温度が、常温の２５℃から９０℃程度に
上昇しても、上記ピストン１の膨張量とシリンダ２の膨
張量とは略同一になって、上記ピストン１とシリンダ２
との間のクリアランスは、常温時の約１５μｍのままで
ある。したがって、この圧縮機は、従来におけるように
クリアランスが減少して圧縮能力が低下したり圧縮機が
停止したり、あるいは、クリアランスが増大して圧縮効
率が低下することがない。The temperature of the compressor becomes higher than the ambient temperature due to the heat generated by the linear motor 5 and the heat of compression of the gas. For example, if the environmental temperature is about 60 ° C, the temperatures of the piston 1 and the cylinder 2 of the compressor reach about 90 ° C. Here, the combined linear expansion coefficient of the resin layer 21 and the piston body 23 forming the piston 1 and the linear expansion coefficient of the cylinder 2 are formed to be substantially the same. Therefore, even if the temperatures of the piston 1 and the cylinder 2 rise from room temperature of 25 ° C. to about 90 ° C., the expansion amount of the piston 1 and the expansion amount of the cylinder 2 become substantially the same, and Cylinder 2
The clearance between and remains at about 15 μm at room temperature. Therefore, in this compressor, unlike the conventional case, the clearance is not reduced and the compression capability is not reduced, the compressor is stopped, or the clearance is not increased and the compression efficiency is not reduced.
【００２５】図２は、本実施形態のピストン１およびシ
リンダ２について、温度が変化した場合の膨張量の変化
を示した図であり、比較のために、温度が変化した場合
のステンレスからなるシリンダの膨張量の変化を、重ね
て示している。図２において、膨張量はピストン本体２
３の直径に対する比で示し、縦軸は上記膨張量であり、
横軸はピストン１およびシリンダ２の温度である。上記
ピストン１の膨張量は実線で示し、上記シリンダ２の膨
張量は破線で示し、従来のシリンダの膨張量は一点鎖線
で示している。図２から分かるように、本実施形態のピ
ストン１およびシリンダ２は、温度が常温の２５℃程度
から１００℃程度まで上昇すると、膨張量が略同一の割
合で増加して、同一の膨張量になる。したがって、本実
施形態のピストン１とシリンダ２との間のクリアランス
は、温度が２５℃から１００℃に上昇しても、殆ど変化
しない。一方、従来のステンレスからなるシリンダは、
膨張量の増加の割合がピストン１の膨張量の増加の割合
よりも少なくて、２５℃から１００℃になると、ピスト
ン１の膨張量の半分の膨張量になる。したがって、従来
のシリンダは、上記ピストン１と組合わせた場合、シリ
ンダとピストン１との間のクリアランスが小さくなって
ピストン１がシリンダに接触するようになって、圧縮機
の能力が低下したり、圧縮機が停止してしまうのであ
る。FIG. 2 is a diagram showing changes in the amount of expansion of the piston 1 and the cylinder 2 of this embodiment when the temperature changes. For comparison, a cylinder made of stainless steel when the temperature changes. The change in the expansion amount of is also shown. In FIG. 2, the expansion amount is the piston body 2
3 is the ratio to the diameter, and the vertical axis is the expansion amount,
The horizontal axis represents the temperatures of the piston 1 and the cylinder 2. The expansion amount of the piston 1 is shown by a solid line, the expansion amount of the cylinder 2 is shown by a broken line, and the expansion amount of the conventional cylinder is shown by a chain line. As can be seen from FIG. 2, in the piston 1 and the cylinder 2 of the present embodiment, when the temperature rises from about 25 ° C. at room temperature to about 100 ° C., the expansion amounts increase at substantially the same rate and reach the same expansion amount. Become. Therefore, the clearance between the piston 1 and the cylinder 2 of the present embodiment hardly changes even when the temperature rises from 25 ° C to 100 ° C. On the other hand, the conventional cylinder made of stainless steel
When the rate of increase in the amount of expansion is less than the rate of increase in the amount of expansion of piston 1, and when the temperature increases from 25 ° C. to 100 ° C., the amount of expansion becomes half the amount of expansion of piston 1. Therefore, when the conventional cylinder is combined with the piston 1, the clearance between the cylinder 1 and the piston 1 becomes small so that the piston 1 comes into contact with the cylinder, and the capacity of the compressor is lowered, The compressor stops.
【００２６】本実施形態の圧縮機によれば、ピストン１
の線膨張係数とシリンダ２の線膨張係数とが略同一であ
るので、温度が上昇してもピストン１とシリンダ２との
間のクリアランスは殆ど変化しないから、圧縮機は安定
して良好な性能を保持できる。したがって、この圧縮機
を用いたパルス管冷凍機は、環境温度が変化しても、冷
凍能力を安定して良好に保持できる。According to the compressor of this embodiment, the piston 1
Since the coefficient of linear expansion of the cylinder 2 and the coefficient of linear expansion of the cylinder 2 are substantially the same, the clearance between the piston 1 and the cylinder 2 hardly changes even if the temperature rises, so that the compressor has stable and good performance. Can hold. Therefore, the pulse tube refrigerator using this compressor can stably and satisfactorily maintain the refrigerating capacity even if the environmental temperature changes.
【００２７】上記実施形態において、樹脂層２１をＰＴ
ＦＥによって形成したが、上記樹脂層は導電性を有する
樹脂で形成してもよい。導電性を有する樹脂としては、
ＰＴＦＥ中に、Ｎｉ、Ｐを析出させてなる樹脂がある。
この樹脂を用いて、図１の樹脂層２１と略同一形状の樹
脂層を形成する。そして、上記ピストン本体２３とシリ
ンダ２との間に電圧を印加すると共に、抵抗値を測定す
る。これによって、導電性の樹脂層の外周面と、シリン
ダ２の内周面との間の接触が、容易に検出できる。In the above embodiment, the resin layer 21 is made of PT.
Although formed by FE, the resin layer may be formed by a resin having conductivity. As the conductive resin,
There is a resin obtained by depositing Ni and P in PTFE.
Using this resin, a resin layer having substantially the same shape as the resin layer 21 of FIG. 1 is formed. Then, a voltage is applied between the piston body 23 and the cylinder 2 and the resistance value is measured. Thereby, the contact between the outer peripheral surface of the conductive resin layer and the inner peripheral surface of the cylinder 2 can be easily detected.
【００２８】上記実施形態において、ステンレスからな
るピストン本体２３の外周面に樹脂層２１を設けてピス
トン１を形成し、このピストン１をアルミニウムからな
るシリンダ２に嵌合したが、ステンレスからなるシリン
ダ本体の内周面に樹脂層を設けてシリンダを形成し、こ
のシリンダに、アルミニウムからなるピストンを嵌合し
て圧縮機を構成してもよい。このとき、上記シリンダ本
体と樹脂層との合成線膨張係数と、上記ピストンの線膨
張係数とが略同一になるようにすればよい。In the above embodiment, the resin layer 21 is provided on the outer peripheral surface of the piston body 23 made of stainless steel to form the piston 1, and the piston 1 is fitted into the cylinder 2 made of aluminum. It is also possible to form a cylinder by providing a resin layer on the inner peripheral surface of, and to compose a compressor by fitting a piston made of aluminum into this cylinder. At this time, the combined linear expansion coefficient of the cylinder body and the resin layer may be substantially equal to the linear expansion coefficient of the piston.
【００２９】上記実施形態において、樹脂層２１は、電
解によってピストン本体の外周面に形成したが、例えば
予め円筒形状に形成したＰＴＦＥ筒にピストン本体を挿
入し、この後、上記ＰＴＦＥ筒の外周面を切削して樹脂
層を形成してもよい。要は、樹脂層とピストン本体との
合成線膨張係数と、シリンダの線膨張係数とが同一にな
るように、あるいは、樹脂層とシリンダ本体との合成線
膨張係数と、ピストンの線膨張係数とが同一になるよう
に、かつ、クリアランスが所定の値になるように厚みを
形成できれば、上記樹脂層はどのように形成してもよ
い。In the above embodiment, the resin layer 21 is formed on the outer peripheral surface of the piston body by electrolysis. For example, the piston body is inserted into a PTFE cylinder formed in advance in a cylindrical shape, and then the outer peripheral surface of the PTFE cylinder is formed. May be cut to form a resin layer. The point is that the combined linear expansion coefficient of the resin layer and the piston body and the linear expansion coefficient of the cylinder are the same, or the combined linear expansion coefficient of the resin layer and the cylinder body and the linear expansion coefficient of the piston The resin layer may be formed in any manner as long as the thickness can be formed so that the above-mentioned values are the same and the clearance is a predetermined value.
【００３０】上記実施形態において、圧縮機をパルス管
冷凍機に用いたが、パルス管冷凍機以外のものに用いて
も良い。In the above embodiment, the compressor is used as the pulse tube refrigerator, but it may be used for other than the pulse tube refrigerator.
【００３１】[0031]
【発明の効果】以上より明らかなように、請求項１の発
明の圧縮機によれば、金属からなり、外周面に樹脂層を
設けたピストン本体と、金属からなるシリンダとを備え
る圧縮機において、上記ピストン本体の金属とシリンダ
の金属とは異なる金属であり、上記ピストン本体と樹脂
層との合成線膨張係数と、上記シリンダの線膨張係数と
が実質的に同一であるので、上記圧縮機が高温になって
も、上記ピストン本体および樹脂層の膨張量と、上記シ
リンダの膨張量とが略同一になって、上記ピストン本体
および樹脂層と、上記シリンダとの間のクリアランスは
殆ど変化しないから、従来におけるようなクリアランス
の減少に起因する圧縮機の圧縮能力の低下や、圧縮機の
停止が防止でき、また、クリアランスの増大に起因する
圧縮機の圧縮効率の低下が防止できる。その結果、上記
圧縮機は、高温においても安定して良好な性能が得られ
る。As is apparent from the above, according to the compressor of the invention of claim 1, in the compressor including the piston body made of metal and having the resin layer on the outer peripheral surface, and the cylinder made of metal. Since the piston main body metal and the cylinder metal are different metals, and the combined linear expansion coefficient of the piston main body and the resin layer and the linear expansion coefficient of the cylinder are substantially the same, the compressor Even if the temperature rises, the expansion amount of the piston body and the resin layer and the expansion amount of the cylinder become substantially the same, and the clearance between the piston body and the resin layer and the cylinder hardly changes. Therefore, it is possible to prevent the compression capacity of the compressor from decreasing due to the reduction of the clearance as in the past, and to prevent the compressor from stopping, and the compression efficiency of the compressor due to the increase of the clearance. Decrease can be prevented. As a result, the compressor can stably obtain good performance even at high temperatures.
【００３２】請求項２の発明の圧縮機によれば、上記ピ
ストン本体はステンレスからなり、上記シリンダはアル
ミニウムからなり、上記樹脂層はＰＴＦＥからなるの
で、上記アルミニウムの線膨張係数はステンレスの線膨
張係数よりも大きく、また、上記ＰＴＦＥの線膨張係数
は上記アルミニウムおよびステンレスの線膨張係数より
も大きいから、上記ＰＴＦＥからなる樹脂層とステンレ
スからなるピストン本体との合成線膨張係数を、アルミ
ニウムからなるシリンダの線膨張係数と略等しくでき
る。According to the compressor of the second aspect of the present invention, since the piston body is made of stainless steel, the cylinder is made of aluminum, and the resin layer is made of PTFE, the linear expansion coefficient of the aluminum is the linear expansion coefficient of stainless steel. Since the coefficient of linear expansion of PTFE is larger than that of aluminum and stainless steel, the coefficient of linear expansion of the resin layer made of PTFE and the piston body made of stainless steel is made of aluminum. It can be made approximately equal to the linear expansion coefficient of the cylinder.
【００３３】請求項３の発明の圧縮機によれば、金属か
らなるピストンと、金属からなり、内周面に樹脂層を設
けたシリンダ本体とを備える圧縮機において、上記ピス
トンの金属とシリンダ本体の金属とは異なる金属であ
り、上記ピストンの線膨張係数と、上記シリンダ本体と
樹脂層との合成線膨張係数とが実質的に同一であるの
で、上記圧縮機が高温になっても、上記ピストンの膨張
量と、上記シリンダ本体および樹脂層の膨張量とが略同
一になって、上記ピストンと、上記シリンダ本体および
樹脂層との間のクリアランスは殆ど変化しないから、従
来におけるようなクリアランスの減少に起因する圧縮機
の圧縮能力の低下や、圧縮機の停止が防止でき、また、
クリアランスの増大に起因する圧縮機の圧縮効率の低下
が防止できる。その結果、上記圧縮機は、高温において
も安定して良好な性能が得られる。According to the compressor of the third aspect of the present invention, in a compressor including a piston made of metal and a cylinder body made of metal and provided with a resin layer on an inner peripheral surface thereof, the metal of the piston and the cylinder body are provided. Since the linear expansion coefficient of the piston and the combined linear expansion coefficient of the cylinder body and the resin layer are substantially the same as each other, even if the compressor has a high temperature, Since the expansion amount of the piston and the expansion amounts of the cylinder body and the resin layer become substantially the same, and the clearance between the piston and the cylinder body and the resin layer hardly changes, the clearance as in the conventional case is reduced. It is possible to prevent the compression capacity of the compressor from decreasing due to the decrease and stoppage of the compressor, and
It is possible to prevent a reduction in compression efficiency of the compressor due to an increase in clearance. As a result, the compressor can stably obtain good performance even at high temperatures.
【００３４】請求項４の発明の圧縮機によれば、上記ピ
ストンはアルミニウムからなり、上記シリンダ本体はス
テンレスからなり、上記樹脂層はＰＴＦＥからなるの
で、上記アルミニウムの線膨張係数はステンレスの線膨
張係数よりも大きく、また、上記ＰＴＦＥの線膨張係数
は上記アルミニウムおよびステンレスの線膨張係数より
も大きいから、上記ＰＴＦＥからなる樹脂層とステンレ
スからなるシリンダ本体との合成線膨張係数を、アルミ
ニウムからなるピストンの線膨張係数と略等しくでき
る。According to the compressor of the fourth aspect of the present invention, since the piston is made of aluminum, the cylinder body is made of stainless steel, and the resin layer is made of PTFE, the linear expansion coefficient of the aluminum is the linear expansion coefficient of stainless steel. Since the coefficient of linear expansion of PTFE is larger than the coefficient of linear expansion of aluminum and stainless steel, the combined linear expansion coefficient of the resin layer made of PTFE and the cylinder body made of stainless steel is made of aluminum. It can be made approximately equal to the linear expansion coefficient of the piston.
【００３５】請求項５の発明の圧縮機によれば、上記樹
脂層は、電解によって形成したので、上記樹脂層および
ピストンの合成線膨張係数、または、上記樹脂層および
シリンダ本体の合成線膨張係数が、比較的高精度で所望
の値に形成できる。また、ピストン本体に形成された樹
脂層とシリンダとの間のクリアランス、または、シリン
ダ本体に形成された樹脂層とピストンとの間のクリアラ
ンスを、正確な大きさにできる。According to the compressor of the fifth aspect of the present invention, since the resin layer is formed by electrolysis, the combined linear expansion coefficient of the resin layer and the piston, or the combined linear expansion coefficient of the resin layer and the cylinder body. However, the desired value can be formed with relatively high accuracy. In addition, the clearance between the resin layer formed on the piston body and the cylinder or the clearance between the resin layer formed on the cylinder body and the piston can be set to an accurate size.
【００３６】請求項６の発明の圧縮機によれば、上記樹
脂層は、導電性の樹脂からなるので、この樹脂層と、ク
リアランスを隔てて対向するピストンまたはシリンダと
の間について、電圧を印加すると共に抵抗値を測定する
ことにより、上記樹脂層と、上記ピストンまたはシリン
ダとの間の接触が容易に検知できる。According to the compressor of the sixth aspect of the present invention, since the resin layer is made of a conductive resin, a voltage is applied between the resin layer and the piston or cylinder facing each other with a clearance. In addition, by measuring the resistance value, the contact between the resin layer and the piston or the cylinder can be easily detected.
【００３７】請求項７の発明の圧縮機によれば、上記樹
脂層は、Ｎｉ、Ｐ、およびＰＴＦＥからなるので、伝導
性の樹脂層に形成できる。According to the compressor of the invention of claim 7, since the resin layer is made of Ni, P and PTFE, it can be formed as a conductive resin layer.
【図１】 本発明の実施形態の圧縮機を示す断面図であ
る。FIG. 1 is a sectional view showing a compressor according to an embodiment of the present invention.
【図２】 ピストンおよびシリンダについて、温度が変
化した場合の膨張量の比を示した図である。FIG. 2 is a diagram showing a ratio of expansion amounts when temperature changes for a piston and a cylinder.
１ ピストン ２ シリンダ ３ 圧縮室 ５ リニアモータ ７ フレクシャベアリング １１ 連結部材 １２ コイル １３ ヨーク １４ 空間 １５ 永久磁石 １７ ガス通路 ２１ 樹脂層 ２３ ピストン本体 1 piston 2 cylinders 3 compression chambers 5 linear motor 7 Flexure bearing 11 Connection member 12 coils 13 York 14 space 15 Permanent magnet 17 gas passage 21 Resin layer 23 Piston body
Claims (7)
を設けたピストン本体（２３）と、金属からなるシリン
ダ（２）とを備える圧縮機において、 上記ピストン本体（２３）の金属とシリンダ（２）の金
属とは異なる金属であり、 上記ピストン本体（２３）と樹脂層（２１）との合成線
膨張係数と、上記シリンダ（２）の線膨張係数とが実質
的に同一であることを特徴とする圧縮機。1. A resin layer (21) made of metal and formed on the outer peripheral surface.
In a compressor comprising a piston body (23) provided with a cylinder (2) made of metal, the metal of the piston body (23) and the metal of the cylinder (2) are different metals, and the piston body ( A compressor characterized in that a synthetic linear expansion coefficient of the resin layer (21) and a linear expansion coefficient of the cylinder (2) are substantially the same.
る圧縮機。2. The compressor according to claim 1, wherein the piston body (23) is made of stainless steel, the cylinder (2) is made of aluminum, and the resin layer (21) is made of PTFE. Compressor to do.
り、内周面に樹脂層を設けたシリンダ本体とを備える圧
縮機において、 上記ピストンの金属とシリンダ本体の金属とは異なる金
属であり、 上記ピストンの線膨張係数と、上記シリンダ本体と樹脂
層との合成線膨張係数とが実質的に同一であることを特
徴とする圧縮機。3. A compressor comprising a piston made of metal and a cylinder body made of metal and having a resin layer provided on the inner peripheral surface thereof, wherein the metal of the piston and the metal of the cylinder body are different metals, A compressor, wherein a linear expansion coefficient of a piston and a combined linear expansion coefficient of the cylinder body and the resin layer are substantially the same.
機。4. The compressor according to claim 3, wherein the piston is made of aluminum, the cylinder body is made of stainless steel, and the resin layer is made of PTFE.
圧縮機において、 上記樹脂層（２１）は、電解によって形成したことを特
徴とする圧縮機。5. The compressor according to any one of claims 1 to 4, wherein the resin layer (21) is formed by electrolysis.
圧縮機において、 上記樹脂層（２１）は、導電性の樹脂からなることを特
徴とする圧縮機。6. The compressor according to claim 1, wherein the resin layer (21) is made of a conductive resin.
の圧縮機において、 上記樹脂層（２１）は、Ｎｉ、Ｐ、およびＰＴＦＥから
なることを特徴とする圧縮機。7. The compressor according to claim 1, wherein the resin layer (21) is made of Ni, P, and PTFE.
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