JP2003065623A - Stirling refrigerating engine - Google Patents

Stirling refrigerating engine

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JP2003065623A
JP2003065623A JP2001255627A JP2001255627A JP2003065623A JP 2003065623 A JP2003065623 A JP 2003065623A JP 2001255627 A JP2001255627 A JP 2001255627A JP 2001255627 A JP2001255627 A JP 2001255627A JP 2003065623 A JP2003065623 A JP 2003065623A
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space
gas passage
cylinder
stirling refrigerating
stirling
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Eiji Wakizaka
英司 脇坂
Kenji Takai
健二 高井
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Sharp Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

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  • Devices That Are Associated With Refrigeration Equipment (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a stirling refrigerating engine realizing improvement of efficiency inexpensively and easily without any complicated processing. SOLUTION: The stirling refrigerating engine is equipped with a regenerator 5 which is positioned in a gas passage provided outside a cylinder 1 making a compression space 8 communicate with an expansion space 9 and isolates the compression space thermally from the expansion space. In the gas passage, a plenum ring 14 for reducing the volume of the space 12 in the end part of the gas passage which continues to a vent 1a opened in the cylinder opening in the compression space is provided in the space 12 so that it does not block up a flow through the gas passage.

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
機関に関するものである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a Stirling refrigerating engine.

【0002】[0002]

【従来の技術】図11は、従来のスターリング冷凍機関
の断面図である。図11に示すように、スターリング冷
凍機関は、内部に円筒状の空間を形成するシリンダ10
1内にディスプレーサ103とピストン102とが配設
されている。ディスプレーサ103とピストン102と
の間に圧縮空間108が、またピストンと反対側のディ
スプレーサ103の端部に接して膨張空間109が設け
られている。圧縮空間108と膨張空間109との間に
は、シリンダ101の外周に配置された再生器105を
通って作動ガスが流通するように流通路が形成されてい
る。再生器105は、圧縮空間108と膨張空間109
とを、熱的に隔離するためにスターリング冷凍機関では
必須の要素である。
2. Description of the Related Art FIG. 11 is a sectional view of a conventional Stirling refrigerating engine. As shown in FIG. 11, the Stirling refrigerating engine has a cylinder 10 that forms a cylindrical space inside.
A displacer 103 and a piston 102 are arranged in the unit 1. A compression space 108 is provided between the displacer 103 and the piston 102, and an expansion space 109 is provided in contact with the end of the displacer 103 on the opposite side of the piston. A flow passage is formed between the compression space 108 and the expansion space 109 so that the working gas flows through the regenerator 105 arranged on the outer periphery of the cylinder 101. The regenerator 105 has a compression space 108 and an expansion space 109.
It is an essential element in the Stirling refrigeration engine in order to thermally isolate and.

【0003】作動ガスは、膨張空間109と、圧縮空間
108と、上記流通路とを主要空間とする作動空間内に
閉じ込められている。この作動空間にヘリウム等の作動
ガスを充填するとともに、ピストン102を、たとえば
リニアモータ(図示せず)の外部動力によってシリンダ
101の軸方向に往復する周期運動をさせる。
The working gas is confined in the working space having the expansion space 109, the compression space 108 and the flow passage as main spaces. The working space is filled with a working gas such as helium, and the piston 102 is periodically moved back and forth in the axial direction of the cylinder 101 by the external power of a linear motor (not shown).

【0004】ピストン102の往復運動は、圧縮空間1
08に封入された作動ガスに周期的な圧力変化をもたら
す。まず、圧縮空間での圧縮に付随して上昇した背圧の
脈動により、作動ガスは再生器105を通って膨張空間
109に導かれる。この作動ガス移動の際、作動ガス移
動量の変化によってディスプレーサ103に、軸方向に
沿って周期的な往復運動が生じる。ディスプレーサ10
3のこの往復運動は、周期がピストンと同じで、ピスト
ンの往復運動とは所定の位相差を維持する。
The reciprocating motion of the piston 102 is caused by the compression space 1
The working gas sealed in 08 causes a periodic pressure change. First, the working gas is guided to the expansion space 109 through the regenerator 105 due to the pulsation of the back pressure that has risen accompanying the compression in the compression space. During this movement of the working gas, the displacer 103 is periodically reciprocated along the axial direction due to the change in the movement amount of the working gas. Displacer 10
This reciprocating motion of 3 has the same period as the piston, and maintains a predetermined phase difference from the reciprocating motion of the piston.

【0005】ディスプレーサのピストン側の端は細径の
ディスプレーサロッド104に連続している。このディ
スプレーサロッド104はピストンの軸孔を貫通し、ケ
ーシングに一端を固着されたスプリング106の他端に
連結されている。このような構造のスターリング冷凍機
関は、フリーピストン型スターリング冷凍機関と呼ばれ
る。ここでは、フリーピストン型スターリング冷凍機関
について説明するが、本発明はフリーピストン型冷凍機
関のみを対象にするものではない。
The end of the displacer on the piston side is continuous with the displacer rod 104 having a small diameter. The displacer rod 104 penetrates the shaft hole of the piston and is connected to the other end of the spring 106 having one end fixed to the casing. The Stirling refrigerating machine having such a structure is called a free piston type Stirling refrigerating machine. Here, a free piston type Stirling refrigerating engine will be described, but the present invention is not limited to the free piston type refrigerating engine.

【0006】ディスプレーサ103とピストン102と
が適当な位相差をもって往復運動するとき、シリンダー
内の作動空間に封入された作動ガスは逆スターリングサ
イクルとして知られる既知の熱力学サイクルを構成す
る。この逆スターリングサイクルでは、膨張空間109
に冷熱を発生し、圧縮空間108に高熱を発生する。次
に、その原理について説明する。
When the displacer 103 and the piston 102 reciprocate with an appropriate phase difference, the working gas enclosed in the working space in the cylinder constitutes a known thermodynamic cycle known as the reverse Stirling cycle. In this reverse Stirling cycle, the expansion space 109
Cold heat is generated, and high heat is generated in the compression space 108. Next, the principle will be described.

【0007】ピストン102により圧縮された圧縮空間
108の作動ガスは、シリンダ通気口101aを通過し
て、この通気孔に連接するガス通路端部空間112から
高温側熱交換器110aと、再生器105と、低温側熱
交換器110bとを経由して膨張空間109へと移動す
る。この移動の間に、作動ガスは再生器105が半サイ
クル前に蓄えていた冷熱を受け取り予冷される。また、
作動ガスは高温側熱交換器110aを介して放熱器11
1から外部に圧縮空間108で生じた熱を放出する。高
温側熱交換器110aと放熱器111とは、一体となっ
て、作動ガスから熱を奪い外部に放熱する。上記再生器
105は、圧縮空間108と膨張空間109とを熱的に
隔離する作用を有し、スターリング冷凍機関では必須の
要素である。
The working gas in the compression space 108 compressed by the piston 102 passes through the cylinder vent hole 101a, and from the gas passage end space 112 connected to this vent hole, the high temperature side heat exchanger 110a and the regenerator 105. To the expansion space 109 via the low temperature side heat exchanger 110b. During this movement, the working gas receives the cold heat stored in the regenerator 105 half a cycle before and is pre-cooled. Also,
The working gas passes through the high temperature side heat exchanger 110a and then the radiator 11
The heat generated in the compression space 108 is radiated from 1 to the outside. The high temperature side heat exchanger 110a and the radiator 111 are integrated to remove heat from the working gas and radiate it to the outside. The regenerator 105 has a function of thermally isolating the compression space 108 and the expansion space 109, and is an essential element in the Stirling refrigeration engine.

【0008】大部分の作動ガスが膨張空間に流入する
と、膨張空間109の圧力上昇によってディスプレーサ
103をピストン側に押すように膨張が始まる。そし
て、ある程度膨張すると、ピストン102の復帰力によ
りディスプレーサ103は逆にピストンから離れる方向
に押される。この時点で膨張空間では圧力が低下してお
り、圧力が低下した状態で、膨張空間109内の作動ガ
スは、低温側熱交換器110bから再生器105と、高
温側熱交換器110aと、ガス通路端部空間112とを
通過して再び圧縮空間108に移動する。このとき、低
温側熱交換器110bを介して吸熱器116により外部
から熱を奪う。低温側熱交換器110bと吸熱器116
とは、一体となって、作動ガスに熱を与え外部から熱を
奪う。
When most of the working gas flows into the expansion space, the pressure in the expansion space 109 rises and the expansion starts so as to push the displacer 103 toward the piston side. When the piston 102 expands to some extent, the returning force of the piston 102 pushes the displacer 103 in the opposite direction away from the piston. At this time, the pressure is reduced in the expansion space, and in the state where the pressure is reduced, the working gas in the expansion space 109 flows from the low temperature side heat exchanger 110b to the regenerator 105, the high temperature side heat exchanger 110a, and the gas. It passes through the passage end space 112 and moves again to the compression space 108. At this time, heat is taken from the outside by the heat absorber 116 via the low temperature side heat exchanger 110b. Low temperature side heat exchanger 110b and heat absorber 116
And, together, give heat to the working gas and take away heat from the outside.

【0009】この結果、吸熱器116に面する外部の空
気は冷却される。このようにして、大部分の作動ガスが
圧縮空間108へ戻ると、再びピストン102の圧縮動
作を受けて次のサイクルが始まる。このような、一連の
サイクルが連続的に繰り返されることにより、吸熱器1
16の周囲では極低温の冷熱を取り出すことができる。
また、逆に放熱器111の周りで放熱作用を利用するこ
ともできる。
As a result, the outside air facing the heat absorber 116 is cooled. In this way, when most of the working gas returns to the compression space 108, the compression cycle of the piston 102 is again received and the next cycle starts. By continuously repeating such a series of cycles, the heat absorber 1
A cryogenic cold can be taken out around 16.
On the contrary, the heat radiation effect can be used around the radiator 111.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】スターリング冷凍機関
では、シリンダ101のフランジ部101bと、ケーシ
ング113と、高温側熱交換器110aとで囲まれたガ
ス通路端部空間112の容積を小さくすることにより、
熱効率などの性能が向上する。すなわち、このガス通路
端部空間は、圧縮と膨張との繰り返しで熱媒体を循環さ
せる場合のデッドスペースとでもいうべき空間であり、
この部分の容積を減少させることにより、作動ガスは効
率よく循環する。しかしながら、従来のスターリング冷
凍機関では、シリンダ101のフランジ部101bと、
高温側熱交換器110aとの距離を小さくことにより、
ガス通路端部空間112の容量を小さくしていた。しか
し、通気口101aの開口面積を確保する必要があるの
で、ガス通路端部空間112の容積を十分小さくするこ
とができなかった。
In the Stirling refrigerating engine, the volume of the gas passage end space 112 surrounded by the flange portion 101b of the cylinder 101, the casing 113, and the high temperature side heat exchanger 110a is reduced. ,
Performance such as thermal efficiency is improved. That is, this gas passage end space is a space that should also be called a dead space when the heat medium is circulated by repeating compression and expansion,
By reducing the volume of this portion, the working gas circulates efficiently. However, in the conventional Stirling refrigeration engine, the flange portion 101b of the cylinder 101,
By reducing the distance from the high temperature side heat exchanger 110a,
The volume of the gas passage end space 112 was reduced. However, since it is necessary to secure the opening area of the vent hole 101a, the volume of the gas passage end space 112 cannot be made sufficiently small.

【0011】また、シリンダ101のフランジ部101
b付近におけるガス通路端部空間112の断面が、中心
軸107に対して直交する平面である場合、中心軸を含
む平面で切った断面形状が長方形型の円筒形となる。こ
のため、ガス通路端部空間112において、作動ガスの
流れに流動損失が生じていた。また、図12および図1
3に示すように、作動ガスの流動損失を低減するよう
に、ガス通路端部空間112の中心軸を含む切断面にお
ける断面形状を台形または扇型にすると、加工工程が複
雑になる問題があった。すなわち、上記の台形または扇
型の断面形状になるように、シリンダ101のフランジ
部101bの形状を円錐状またはドーム状に加工する場
合、フランジ部101bや通気口101aの加工方法が
複雑となり、加工コストの上昇をもたらす問題があっ
た。なお、膨張空間109に連続するガス通路端部空間
も容積が大きいと熱効率の低下をもたらす。しかし、膨
張空間に連続するガス通路端部空間の場合はシリンダの
端部なので、容積を小さくした上で、流動損失が小さく
なるように上記断面形状を台形または扇型にするのに加
工上の問題は生じない。すなわち、簡単な加工処理によ
って、目的の形状を得ることができる。
Further, the flange portion 101 of the cylinder 101
When the cross section of the gas passage end space 112 in the vicinity of b is a plane orthogonal to the central axis 107, the sectional shape taken along the plane including the central axis is a rectangular cylindrical shape. Therefore, flow loss occurs in the flow of the working gas in the gas passage end space 112. Also, FIG. 12 and FIG.
As shown in FIG. 3, if the cross-sectional shape of the cut surface including the central axis of the gas passage end space 112 is trapezoidal or fan-shaped so as to reduce the flow loss of the working gas, the machining process becomes complicated. It was That is, when processing the shape of the flange portion 101b of the cylinder 101 into a conical shape or a dome shape so as to have the trapezoidal or fan-shaped cross-sectional shape described above, the processing method of the flange portion 101b and the vent hole 101a becomes complicated, There was a problem that resulted in higher costs. If the volume of the gas passage end space continuing to the expansion space 109 is also large, the thermal efficiency is reduced. However, in the case of the end space of the gas passage continuous with the expansion space, since it is the end of the cylinder, it is necessary to reduce the volume and to make the cross-sectional shape trapezoidal or fan-shaped in order to reduce the flow loss. There is no problem. That is, the target shape can be obtained by a simple processing.

【0012】また、上記高温側熱交換器110aを通気
孔101aに面するようにして、ガス通路端部空間11
2を減少させることも考えられる。しかし、この配置で
は、高温側熱交換器の中で、ガス流れの向きを変える必
要がある。流動損失を低くして、流れの向きを変える熱
交換器は、非常に高価なものとなるので実用上、不可能
である。
Further, the high temperature side heat exchanger 110a faces the ventilation hole 101a so that the gas passage end space 11 is formed.
It is also possible to reduce 2. However, this arrangement requires redirection of the gas flow within the high temperature side heat exchanger. A heat exchanger that changes the flow direction by reducing the flow loss is very expensive and practically impossible.

【0013】さらに、スターリング冷凍機関は、シリン
ダ101とピストン102とのギャップ、またはシリン
ダ101とディスプレーサ103とのギャップを小さく
することにより、性能向上をはかることができる。この
ため、シリンダ101の材質には加工精度を出し易い金
属類を用いる。このため、圧縮空間で生じた熱がシリン
ダ101のフランジ部101bを通ってスターリング冷
凍機関の内部に放熱する場合があった。放熱器111の
放熱効率の低下およびモータの発熱による効率低下が生
じる事態を生じていた。
Further, the performance of the Stirling refrigeration engine can be improved by reducing the gap between the cylinder 101 and the piston 102 or the gap between the cylinder 101 and the displacer 103. For this reason, the cylinder 101 is made of a metal that is easy to process. Therefore, the heat generated in the compression space may be radiated to the inside of the Stirling refrigerating engine through the flange portion 101b of the cylinder 101. There has been a situation where the heat radiation efficiency of the radiator 111 is reduced and the heat generation of the motor causes a reduction in efficiency.

【0014】本発明は、複雑な加工をすることなく、安
価かつ容易に、効率向上を実現したスターリング冷凍機
関を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a Stirling refrigerating engine which realizes efficiency improvement inexpensively and easily without complicated processing.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明のスターリング冷
凍機関は、シリンダと、シリンダ内に、往復自在のディ
スプレーサと駆動手段によって駆動されるピストンとを
有し、ディスプレーサとシリンダ端部との間に膨張空間
を、またディスプレーサとピストンとの間に圧縮空間を
有し、さらに圧縮空間と膨張空間とを連通するシリンダ
外のガス通路内に、圧縮空間と膨張空間とを熱的に隔離
する再生器を備えるスターリング冷凍機関である。この
スターリング冷凍機関は、シリンダの外に位置して圧縮
空間と膨張空間とを連絡するガス通路において、圧縮空
間に開口するシリンダに開けられた通気孔に連接するガ
ス通路端部空間に、ガス通路の流通を塞がないように、
ガス通路端部空間の容積を減少させる充填物を備える
(請求項1)。
A Stirling refrigerating engine according to the present invention has a cylinder, a displacer reciprocally movable in the cylinder, and a piston driven by a driving means, and is provided between the displacer and the end of the cylinder. A regenerator that has an expansion space and a compression space between the displacer and the piston, and that thermally isolates the compression space from the expansion space in a gas passage outside the cylinder that connects the compression space and the expansion space. It is a Stirling refrigeration engine equipped with. In this Stirling refrigerating engine, in a gas passage that is located outside the cylinder and connects the compression space and the expansion space, a gas passage is formed in a gas passage end space that is connected to a ventilation hole formed in the cylinder that opens in the compression space. So as not to block the distribution of
A filler is provided to reduce the volume of the gas passage end space (Claim 1).

【0016】この構成により、充填物はシリンダ等とは
別の部材で構成すればよいので、シリンダ等の形状を複
雑な形状とする必要がなくなり、従来のシリンダの形状
をそのまま用いることができる。このため、充填物が増
えるだけで、大きなコスト増の原因となるシリンダの加
工コストは増大しない。この結果、作動ガスを圧縮と膨
張とにより循環させる際のデッドスペースとでもいうべ
き圧縮空間に連続するガス通路端部空間の容積を、簡便
に減少させることができる。このガス通路端部空間をプ
レナム空間と呼ぶ場合がある。この充填物はガスの流通
を塞がず、流通を確保するように配置されるので、デッ
ドスペースが減少した分、このスターリング冷凍機関の
熱効率を向上させることができる。
With this structure, since the filling material may be formed of a member different from the cylinder and the like, it is not necessary to make the shape of the cylinder and the like complicated, and the shape of the conventional cylinder can be used as it is. For this reason, only the filling amount increases, and the machining cost of the cylinder, which causes a large increase in cost, does not increase. As a result, the volume of the gas passage end space that is continuous with the compression space, which is also called a dead space when the working gas is circulated by compression and expansion, can be simply reduced. This gas passage end space may be called a plenum space. Since the filler is arranged so as not to block the flow of gas but to ensure the flow of gas, the thermal efficiency of the Stirling refrigerating engine can be improved by the amount of the dead space reduced.

【0017】上記シリンダは全体が一体成形物で構成さ
れるほうが軸心合わせなどの点で好ましいが、コスト減
等を考慮して複数のシリンダ部分をボルト、ナット等で
連結して一体のシリンダとしてもよい。
Although it is preferable that the above-mentioned cylinder is integrally formed as a whole from the viewpoint of axial alignment, etc., in consideration of cost reduction and the like, a plurality of cylinder portions are connected by bolts, nuts, etc. to form an integrated cylinder. Good.

【0018】上記本発明のスターリング冷凍機関では、
充填物は、通気孔がガス通路端部空間に開口するように
ガス通路端部空間内に配置され、その充填物の再生器側
に面する表面がガス通路の壁面を構成することができる
(請求項2)。
In the above Stirling refrigerating engine of the present invention,
The packing is arranged in the gas passage end space so that the ventilation hole opens in the gas passage end space, and the surface of the packing facing the regenerator side can form the wall surface of the gas passage ( Claim 2).

【0019】この構成により、作動ガスは短い経路を通
って再生器に至るので、ガスの流動損失は非常に低い値
に抑えられる。このため、従来のスターリング冷凍機関
に比べて、ガス通路端部空間の容積が減少した分、熱効
率を向上させることが可能となる。
With this configuration, the working gas reaches the regenerator through a short path, so that the gas flow loss is suppressed to a very low value. Therefore, as compared with the conventional Stirling refrigerating engine, the thermal efficiency can be improved because the volume of the gas passage end space is reduced.

【0020】本発明のスターリング冷凍機関では、充填
物は、ガスの流動損失が少なくなるように、再生器側に
向かってガス通路の断面が広くなるテーパ形状を有する
ことができる(請求項3)。
In the Stirling refrigerating engine of the present invention, the packing may have a taper shape in which the cross section of the gas passage becomes wider toward the regenerator side so that the gas flow loss is reduced (claim 3). .

【0021】たとえば、ガス通路内に突き出る充填物
が、往復運動の方向に垂直な表面を有する場合、その表
面を囲む稜線やコーナー部で乱流を生じ、流動損失を大
きく減少させることが難しくなる。上記のように、ガス
通路の断面を再生器側に向けて広くなるテーパ形状とす
ることにより乱流等を抑制することができる。この結
果、さらに流動損失を減少させ、このスターリング冷凍
機関の効率を向上させることができる。
For example, when the filler protruding into the gas passage has a surface perpendicular to the direction of reciprocating motion, turbulence is generated at the ridges and corners surrounding the surface, making it difficult to greatly reduce flow loss. . As described above, turbulence and the like can be suppressed by making the cross section of the gas passage wider toward the regenerator side. As a result, it is possible to further reduce the fluid loss and improve the efficiency of the Stirling refrigerating engine.

【0022】本発明のスターリング冷凍機関では、シリ
ンダが円筒形であり、充填物がシリンダの外周に沿って
位置する円環状のガス通路のガス通路端部空間に配置さ
れたリングとすることができる(請求項4)。
In the Stirling refrigerating engine of the present invention, the cylinder has a cylindrical shape, and the filling material may be a ring arranged in the gas passage end space of the annular gas passage located along the outer periphery of the cylinder. (Claim 4).

【0023】リングはガス通路端部空間の形状に合わせ
て、断面形状と径とによって決めることができる。たと
えば、ゴムや樹脂で形成する場合、押し出し成形加工な
どによって簡便に製造することができる。この構成によ
り、非常に簡単に、かつコスト増を抑えてスターリング
冷凍機関の熱効率を向上させることが可能となる。な
お、上記リングは上述のようにプレナム空間に配置され
るので、プレナムリングと呼ぶ場合がある。
The ring can be determined by the cross-sectional shape and the diameter according to the shape of the end space of the gas passage. For example, when it is formed of rubber or resin, it can be easily manufactured by extrusion molding or the like. With this configuration, it is possible to improve the thermal efficiency of the Stirling refrigerating engine very easily and at a low cost. Since the ring is arranged in the plenum space as described above, it may be called a plenum ring.

【0024】本発明のスターリング冷凍機関では、充填
物が熱伝導性の低い材質で形成されることが望ましい
(請求項5)。
In the Stirling refrigerating engine of the present invention, it is desirable that the filling material is formed of a material having low thermal conductivity (claim 5).

【0025】充填物、たとえばリングを熱伝導率の低い
材料で構成することにより、熱伝導はこのリングによっ
て遮断される。このため、シリンダを介してスターリン
グ冷凍機関の内部に放熱される熱量を大幅に減少させる
ことができる。このような熱漏れは、放熱器の熱効率を
低下させ、またピストンを駆動するリニアモータ等を加
熱してリニアモータの効率を減少させる。上記のよう
に、リングによって熱伝導を遮断することにより、プレ
ナム空間の容積を減少させることによる効率向上を得た
うえに、さらに上記放熱抑制に基づく効率向上を得るこ
とが可能となる。
By constructing the filling, for example the ring, of a material having a low thermal conductivity, the heat conduction is interrupted by this ring. Therefore, the amount of heat radiated to the inside of the Stirling refrigeration engine via the cylinder can be significantly reduced. Such heat leakage lowers the thermal efficiency of the radiator and also heats the linear motor or the like that drives the piston to reduce the efficiency of the linear motor. As described above, by blocking the heat conduction by the ring, it is possible to obtain the efficiency improvement by reducing the volume of the plenum space, and further it is possible to obtain the efficiency improvement based on the above heat radiation suppression.

【0026】本発明のスターリング冷凍機関では、充填
物を位置調整自在に固定する充填物固定手段をさらに備
えることができる(請求項6)。
The Stirling refrigerating engine of the present invention may further comprise a filler fixing means for fixing the filler so that the position thereof can be adjusted (claim 6).

【0027】スターリング冷凍機関では、膨張空間温度
の低下につれ、圧縮空間温度の上昇につれ、また、駆動
手段が配置されているケーシング内部の圧力の変動につ
れ、上記充填物またはリングの最適位置が変化する。す
なわち、リングの形状や位置は、作動条件に応じて、プ
レナム空間の容積抑制とガス通路の流動損失抑制という
背反する要因のトレードオフで決まる。
In the Stirling refrigerating engine, the optimum position of the packing or the ring changes as the expansion space temperature decreases, the compression space temperature increases, and the pressure inside the casing in which the driving means is arranged fluctuates. . That is, the shape and position of the ring are determined by the trade-off of contradictory factors such as the volume control of the plenum space and the flow loss control of the gas passage, depending on the operating conditions.

【0028】このため、類似はするが作動条件が少し異
なる装置、たとえば各種の冷蔵庫に、スターリング冷凍
機関を使用する場合、極端な場合、冷蔵庫の機種の種類
の数だけの異なったリングを配置したスターリング冷凍
機関を用意する必要がある。しかし、上記の構成によ
り、同じスターリング冷凍機関を用い、リングの位置の
みを調整することにより、すべての種類の冷蔵庫に最適
仕様のスターリング冷凍機関を適用することが可能とな
る。
For this reason, when a Stirling refrigerating engine is used in a device having similar but slightly different operating conditions, for example, various refrigerators, in an extreme case, as many different rings as the number of types of refrigerator models are arranged. It is necessary to have a Stirling refrigeration engine. However, with the above configuration, the same Stirling refrigerating engine is used, and by adjusting only the position of the ring, it becomes possible to apply the Stirling refrigerating engine of optimum specifications to all types of refrigerators.

【0029】また、同じ機種でもリングの最適位置を理
論的に精密に割り出せるわけではなく、おおよその構造
を製造しておいて、出荷前にリングの最適位置を実験に
よって決める方式のほうが確かな場合がある。このよう
な場合、実験した後、リングの最適位置を調整すること
ができる。また、部品の一部に設計変更が生じた場合な
どにおいても、実験の後に最適位置に調整することがで
きる。この結果、生産状況に応じて柔軟に最大効率を実
現することが可能となる。
In addition, even if the same model cannot theoretically accurately determine the optimum position of the ring, it is more certain that the optimum structure of the ring is manufactured and the optimum position of the ring is experimentally determined before shipment. There is. In such a case, the optimum position of the ring can be adjusted after the experiment. Further, even when a design change is made to a part of the parts, it can be adjusted to the optimum position after the experiment. As a result, it becomes possible to flexibly realize the maximum efficiency according to the production situation.

【0030】本発明のスターリング冷凍機関では、スタ
ーリング冷凍機関の作動状態を検知する作動状態検知手
段をさらに備えることができる(請求項7)。
The Stirling refrigerating engine of the present invention may further comprise an operating condition detecting means for detecting an operating condition of the Stirling refrigerating engine (claim 7).

【0031】上記の作動状態検知手段は、(a)外気雰
囲気温度検出手段、(b)当該スターリング冷凍機関の
圧縮空間、膨張空間、放熱器、吸熱器などの部分の温度
検出手段、(c)当該スターリング冷凍機関の圧縮空
間、膨張空間、ピストンなどの駆動手段が配置されるケ
ーシング内空間などの部分の圧力検出手段、(d)ピス
トン等の駆動手段、たとえばリニアモータに供給されて
いる電力検出手段、などから構成される。このような検
出手段で検出された各状態において、スターリング冷凍
機関の最大効率を得るための充填物の位置を予め求め、
データテーブル等にまとめて記憶しておけば、各状態に
応じて、充填物の位置を調整して最大効率を得ることが
可能となる。
The above-mentioned operating state detecting means is (a) outside air atmosphere temperature detecting means, (b) temperature detecting means for the compression space, expansion space, radiator, heat absorber and other parts of the Stirling refrigerating engine, and (c). Pressure detection means for a compression space, expansion space of the Stirling refrigerating engine, a casing inner space where driving means such as pistons are arranged, and (d) driving means for pistons, for example, electric power supplied to a linear motor. Means, etc. In each state detected by such detection means, the position of the filling material for obtaining the maximum efficiency of the Stirling refrigerating engine is obtained in advance,
If they are collectively stored in a data table or the like, it is possible to adjust the position of the filling material according to each state and obtain the maximum efficiency.

【0032】本発明のスターリング冷凍機関では、作動
状態検出手段に検知された状態指標と、その状態指標に
おいて効率を最大化する充填物のガス通路端部空間にお
ける位置との、予め求められた関係を記憶する最適位置
記憶手段と、最適位置記憶手段に記憶された情報に基い
て効率を最大化する位置に充填物を自動的に移動させる
充填物移動手段とを備えることができる(請求項8)。
In the Stirling refrigerating engine of the present invention, the previously determined relationship between the state index detected by the operating state detecting means and the position of the filler in the gas passage end space that maximizes the efficiency in the state index. And an packing moving means for automatically moving the packing to a position that maximizes efficiency based on the information stored in the optimum position storing means (claim 8). ).

【0033】この構成により、スターリング冷凍機関の
状態が時々刻々変化する場合でも、上記のデータテーブ
ル等に基いてプレナムリングを最適位置に自動的に移動
させて、常に最大効率を自動的に得ることができる。こ
のため、高い効率を確保することができ、広範な応用分
野を得ることが可能となる。
With this configuration, even if the state of the Stirling refrigerating engine changes moment by moment, the plenum ring is automatically moved to the optimum position based on the above data table, etc., and the maximum efficiency is always obtained automatically. You can Therefore, high efficiency can be secured, and a wide range of application fields can be obtained.

【0034】本発明のスターリング冷凍機関では、ピス
トンを駆動させる駆動手段を、ピストンを収納するシリ
ンダの外に配置されたリニアモータとすることができる
(請求項9)。
In the Stirling refrigerating engine of the present invention, the driving means for driving the piston can be a linear motor arranged outside the cylinder accommodating the piston (claim 9).

【0035】リニアモータは、上記のシリンダの周囲に
沿ってコンパクトに配置することができる。このため、
スターリング冷凍機関の構造を小型化することが容易と
なる。
The linear motor can be compactly arranged along the circumference of the cylinder. For this reason,
It becomes easy to reduce the structure of the Stirling refrigeration engine.

【0036】本発明のスターリング冷凍機関では、ディ
スプレーサのピストン側端部は、そのディスプレーサよ
りも細径のディスプレーサロッドに連続し、そのディス
プレーサロッドはピストンに開けられた軸孔を貫通し、
そのディスプレーサロッド先端がばねに連結される、フ
リーピストン型スターリング冷凍機関の構造を形成する
ことができる(請求項10)。
In the Stirling refrigerating engine of the present invention, the end of the displacer on the piston side is continuous with the displacer rod having a diameter smaller than that of the displacer, and the displacer rod penetrates the shaft hole formed in the piston.
It is possible to form a structure of a free piston type Stirling refrigerating engine in which a tip of the displacer rod is connected to a spring (claim 10).

【0037】この構成により、安価で効率のよい小型化
されたフリーピストン型スターリング冷凍機関を得るこ
とができる。
With this structure, it is possible to obtain a small-sized free piston type Stirling refrigerating engine which is inexpensive and efficient.

【0038】[0038]

【発明の実施の形態】次に図面を用いて本発明の実施の
形態について説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0039】(実施の形態1)図1は、本発明の実施の
形態1におけるスターリング冷凍機関の圧縮空間に連続
するガス通路端部空間をピストン軸を含む面で切断した
断面図である。プレナムリング14は、シリンダ1のフ
ランジ部1bと、ケーシング13とで囲まれたガス通路
端部空間12において、フランジ部1bに接して配置さ
れている。ガス通路端部空間12は、圧縮空間8に開口
するシリンダに開けられた通気孔1aと連接している。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a cross-sectional view of an end space of a gas passage continuous with a compression space of a Stirling refrigerating engine according to Embodiment 1 of the present invention, taken along a plane including a piston shaft. The plenum ring 14 is arranged in contact with the flange portion 1b in the gas passage end space 12 surrounded by the flange portion 1b of the cylinder 1 and the casing 13. The gas passage end space 12 is connected to the ventilation hole 1 a formed in the cylinder opening to the compression space 8.

【0040】図2は、図1におけるシリンダ1にプレナ
ムリング14を嵌め込んだ状態の斜視図である。図1は
図2おいてI−I線に沿った断面図である。シリンダ1
は、正確な軸合わせを得るために、フランジ部1bを含
んで一体物として形成されている。このため、シリンダ
1の全周にわたって通気口1aを開けることはできず、
シリンダの周囲に間欠的に、開口がなされていない柱部
1dが配置されている。
FIG. 2 is a perspective view of the cylinder 1 of FIG. 1 with the plenum ring 14 fitted therein. 1 is a sectional view taken along the line I-I in FIG. Cylinder 1
Is formed as a unitary body including the flange portion 1b in order to obtain accurate alignment. Therefore, the vent hole 1a cannot be opened over the entire circumference of the cylinder 1,
A column portion 1d having no opening is intermittently arranged around the cylinder.

【0041】図1および図2において、通気孔1aは、
プレナムリングが配置された分だけ軸方向長さを短縮さ
れている。しかし、圧縮空間8から、通気孔1aと高温
側熱交換器10aとを経て再生器5に至るガス通路は、
十分低い流動損失をもって確保されている。このため、
ガスの流動損失を十分低くしたうえで、ガス通路端部空
間(プレナム空間)12の容積を十分小さくすることが
できる。この結果、このスターリング冷凍機関の熱効率
を、簡単な構造変更により向上させることが可能とな
る。
In FIGS. 1 and 2, the ventilation hole 1a is
The axial length is shortened by the amount of the plenum ring. However, the gas passage from the compression space 8 to the regenerator 5 via the ventilation hole 1a and the high temperature side heat exchanger 10a is
Secured with a sufficiently low current loss. For this reason,
The volume of the gas passage end space (plenum space) 12 can be made sufficiently small while sufficiently reducing the gas flow loss. As a result, the thermal efficiency of this Stirling refrigerating engine can be improved by a simple structural change.

【0042】プレナムリングの最適形状や最適位置は、
スターリング冷凍機関の作動状態に応じて、低い流動損
失と狭いプレナム空間という背反する要件のトレードオ
フによって決まるものである。たとえば、シリンダのフ
ランジ部1bが高温側熱交換器10aに向かって迫り出
している構造の場合には、ガス通路端部空間12の容積
はもともと狭くなっている。このような場合には、図3
に示すように、低い流動損失とするために、断面形状が
小さいプレナムリングを通気孔1aから離してフランジ
部1bに接して配置する。
The optimum shape and position of the plenum ring are
Depending on the operating conditions of the Stirling refrigeration engine, it is a trade-off between the contradictory requirements of low flow loss and narrow plenum space. For example, in the case of a structure in which the flange portion 1b of the cylinder projects toward the high temperature side heat exchanger 10a, the volume of the gas passage end space 12 is originally narrow. In such a case, FIG.
As shown in, the plenum ring having a small cross-sectional shape is arranged in contact with the flange portion 1b apart from the ventilation hole 1a in order to reduce the flow loss.

【0043】(実施の形態2)図4は、本発明の実施の
形態2におけるスターリング冷凍機関のプレナム空間付
近の断面図である。本実施の形態では高温側熱交換器に
向けてガス通路の断面が広くなるように、プレナムリン
グ14の断面にテーパがついている。本実施の形態にお
けるプレナムリングでは、図5に示すように、さらにシ
リンダの柱部分1dに接する部分にガイド14dが設け
られている。
(Second Embodiment) FIG. 4 is a sectional view of a Stirling refrigerating engine according to a second embodiment of the present invention in the vicinity of a plenum space. In the present embodiment, the cross section of the plenum ring 14 is tapered so that the cross section of the gas passage becomes wider toward the high temperature side heat exchanger. In the plenum ring in the present embodiment, as shown in FIG. 5, a guide 14d is further provided at a portion in contact with the column portion 1d of the cylinder.

【0044】図6は、図5に示すプレナムリングをシリ
ンダに嵌め込んだ状態を示す斜視図である。ガイド14
dはシリンダの柱部分1dに位置合わせされているの
で、ガス流通の抵抗にはならない。むしろ、このガイド
がないと、ガスは通気孔1aからシリンダの柱部分1d
に回り込んで乱流やよどみを形成する。このため、流動
抵抗を増大させる。本実施の形態に示すように、ガイド
14dを設けることにより、通気孔1aからシリンダの
柱部分に回り込んで渦巻く流れがなくなり、流動損失は
低下する。したがって、ガイド14dの形状はシリンダ
の柱に接する部分からプレナムリング本体にかけて断面
形状が漸減するように滑らかにテーパが付いていること
が望ましい。このプレナムリングの断面におけるテーパ
は直線的であってもよいし、図7に示すように、ガス通
路を拡大させるために、テーパ面を外に凹の曲面にして
もよい。
FIG. 6 is a perspective view showing a state in which the plenum ring shown in FIG. 5 is fitted in a cylinder. Guide 14
Since d is aligned with the column portion 1d of the cylinder, it does not resist the gas flow. Rather, without this guide, gas would flow from the vent 1a to the cylinder column 1d.
It wraps around and forms turbulence and stagnation. Therefore, the flow resistance is increased. As shown in the present embodiment, by providing the guide 14d, there is no flow swirling around the pillar portion of the cylinder from the ventilation hole 1a, and the flow loss is reduced. Therefore, it is desirable that the shape of the guide 14d be smoothly tapered so that the cross-sectional shape gradually decreases from the portion in contact with the cylinder column to the plenum ring body. The taper in the cross section of this plenum ring may be linear, or as shown in FIG. 7, the tapered surface may be a concave curved surface to enlarge the gas passage.

【0045】(実施の形態3)本発明の実施の形態3で
は、上述の実施の形態1および2におけるスターリング
冷凍機関のプレナムリングに熱伝導率の低い材料を用い
る。この熱伝導率の低いプレナムリングの配置により、
シリンダのフランジ部を通ってスターリング冷凍機関内
部に熱が逃げる状態を防止することができる。逆に、図
8に示すように、シリンダのフランジ部1bを通って熱
が漏れる場合は、高温側熱交換器や放熱器の熱効率を低
下させる。さらに、シリンダの外周に配設されたリニア
モータ等のピストンの駆動手段を加熱して、これの効率
を低下させる。本実施の形態は、図8に示す状態を防止
することを目的に、熱伝導率の低いプレナムリングをフ
ランジ部1bに接して配置する。
(Embodiment 3) In Embodiment 3 of the present invention, a material having low thermal conductivity is used for the plenum ring of the Stirling refrigerating engine in Embodiments 1 and 2 described above. By the arrangement of this plenum ring with low thermal conductivity,
It is possible to prevent the heat from escaping into the Stirling refrigeration engine through the flange portion of the cylinder. On the contrary, as shown in FIG. 8, when heat leaks through the flange portion 1b of the cylinder, the heat efficiency of the high temperature side heat exchanger or the radiator is reduced. Further, the driving means of the piston such as a linear motor arranged on the outer circumference of the cylinder is heated to lower the efficiency thereof. In the present embodiment, in order to prevent the state shown in FIG. 8, a plenum ring having a low thermal conductivity is arranged in contact with the flange portion 1b.

【0046】(実施の形態4)図9は、本発明の実施の
形態4におけるスターリング冷凍機関のガス通路端部空
間付近の断面図である。本実施の形態では、プレナムリ
ング14とプレナムリングの位置を調節して固定するリ
ング固定手段15とを備える。リング固定手段として
は、たとえば軸方向に沿って間欠的に設けられた雌ねじ
孔にねじ込まれるねじまたはピン15などを用いること
ができる。
(Embodiment 4) FIG. 9 is a sectional view of the vicinity of a gas passage end space of a Stirling refrigerating engine according to Embodiment 4 of the present invention. In this embodiment, the plenum ring 14 and the ring fixing means 15 for adjusting and fixing the position of the plenum ring are provided. As the ring fixing means, for example, a screw or a pin 15 screwed into a female screw hole provided intermittently along the axial direction can be used.

【0047】プレナムリング14はばね17によって高
温側熱交換器10aの方に弾性的に押されている。リン
グ固定手段が、たとえば適当な間隔で複数、配置された
雌ねじ孔にねじ込まれるねじの場合、適当な位置の雌ね
じにねじをねじ込み、プレナムリングの外周面に設けら
れた凹部にねじを係合させて、プレナムリングを固定す
ることができる。
The plenum ring 14 is elastically pushed by the spring 17 toward the high temperature side heat exchanger 10a. When the ring fixing means is, for example, a screw screwed into a plurality of female screw holes arranged at appropriate intervals, the screw is screwed into the female screw at an appropriate position, and the screw is engaged with the recess provided on the outer peripheral surface of the plenum ring. The plenum ring can be fixed.

【0048】このため、スターリング冷凍機関の効率が
最大化される位置にプレナムリングを位置合わせして固
定することができる。
Therefore, the plenum ring can be aligned and fixed at a position where the efficiency of the Stirling refrigerating engine is maximized.

【0049】(実施の形態5)図10は、本発明の実施
の形態5におけるスターリング冷凍機関を示す構成図で
ある。本実施の形態では、ピストンの駆動手段にリニア
モータ25を用いている。本実施の形態では、スターリ
ング冷凍機関の作動状態を検知する作動状態検知センサ
をさらに備えている。上記の作動状態検知センサは、次
のようなセンサから構成される。 (a)外気雰囲気温度を検出する温度センサ (b)スターリング冷凍機関の圧縮空間、膨張空間、放
熱器、吸熱器などの部分の温度センサ (c)スターリング冷凍機関の圧縮空間、膨張空間、ピ
ストンなどの駆動手段が配置されるケーシング内空間な
どの部分の圧力センサ (d)ピストン等の駆動手段、たとえばリニアモータに
供給されている電力を検出する電力センサ 上記のセンサで検出された各状態において、スターリン
グ冷凍機関の最大効率を得るためのプレナムリング14
の位置を予め求め、データテーブル等にして記憶してお
けば、各状態に応じて最適位置を自動的に割り出すこと
ができる。このため、プレナムリングの位置を調整し
て、常に最大効率を得ることが可能となる。このプレナ
ムリングの位置の移動には、リング自動移動手段を用い
る。このリング自動移動手段は、リングを弾性的に押す
ばね17と、リングの外周凹部に係合するピン15とを
備える。さらに、ピンをたとえば軸に沿う長孔内を移動
させるモータと、ピンを上下させプレナムリングにピン
を係合させて固定するモータなどから構成される自動移
動機構18を用いることができる。
(Fifth Embodiment) FIG. 10 is a block diagram showing a Stirling refrigerating engine according to a fifth embodiment of the present invention. In the present embodiment, the linear motor 25 is used as the piston driving means. In the present embodiment, an operating state detection sensor for detecting the operating state of the Stirling refrigerating engine is further provided. The above-mentioned operating state detection sensor is composed of the following sensors. (A) Temperature sensor for detecting the ambient temperature of the outside air (b) Temperature sensor for the compression space, expansion space, radiator, heat absorber, etc. of the Stirling refrigeration engine (c) Compression space, expansion space, piston, etc. for the Stirling refrigeration engine In a state such as a space inside the casing where the drive means is arranged, a pressure sensor (d) a drive means such as a piston, a power sensor for detecting electric power supplied to a linear motor, for example, in each state detected by the above sensor, Plenum ring 14 for maximum efficiency of Stirling refrigeration engine
If the position is determined in advance and stored as a data table or the like, the optimum position can be automatically determined according to each state. Therefore, the position of the plenum ring can be adjusted to always obtain the maximum efficiency. An automatic ring moving means is used to move the position of the plenum ring. This automatic ring moving means comprises a spring 17 that elastically pushes the ring, and a pin 15 that engages with the outer peripheral recess of the ring. Further, the automatic moving mechanism 18 including a motor for moving the pin in a long hole along the axis, a motor for moving the pin up and down and fixing the pin by engaging the plenum ring, and the like can be used.

【0050】モータを含む自動移動機構18は、制御装
置19によって移動位置を決められ、その位置に向かっ
て移動させられる。この制御装置には上記の各種センサ
のうち少なくとも1つ、たとえば放熱器11の温度セン
サ20から信号が伝達され、その信号の値に応じて、予
め記憶された最適位置にプレナムリング14を自動的に
移動させる。
The automatic moving mechanism 18 including a motor has its moving position determined by the control device 19 and is moved toward that position. A signal is transmitted to at least one of the above-mentioned various sensors, for example, the temperature sensor 20 of the radiator 11, to the control device, and the plenum ring 14 is automatically placed at an optimal position stored in advance in accordance with the value of the signal. Move to.

【0051】この結果、スターリング冷凍機関の状態が
時々刻々変化する場合でも、その時点における最大効率
を、常時、自動的に得ることができる。このため、高い
効率を確保することができ、広範な応用分野を得ること
が可能となる。
As a result, even when the state of the Stirling refrigerating engine changes moment by moment, the maximum efficiency at that time can always be automatically obtained. Therefore, high efficiency can be secured, and a wide range of application fields can be obtained.

【0052】上記において、本発明の実施の形態につい
て説明を行なったが、上記に開示された本発明の範囲
は、あくまで例示であって、本発明の範囲はこれら発明
の実施の形態に限定されない。本発明の範囲は、特許請
求の範囲の記載によって示され、さらに特許請求の範囲
の記載と均等の意味及び範囲内でのすべての変更を含む
ものである。
Although the embodiments of the present invention have been described above, the scope of the present invention disclosed above is merely an example, and the scope of the present invention is not limited to these embodiments of the present invention. . The scope of the present invention is shown by the description of the claims, and includes the meaning equivalent to the description of the claims and all modifications within the scope.

【0053】[0053]

【発明の効果】本発明のスターリング冷凍機関を用いる
ことにより、複雑な加工をすることなく、安価かつ容易
に、ガス通路端部空間の低容積化とガス流通の低流動損
失化との両方を満足させ、効率向上を実現することがで
きる。さらに、プレナムリングを熱伝導率の低い材料で
構成することにより、熱の漏れを防止して、さらに熱効
率を向上させることができる。
By using the Stirling refrigerating engine of the present invention, it is possible to reduce the volume of the end space of the gas passage and the flow loss of the gas flow easily and inexpensively without complicated processing. Satisfaction can be realized and efficiency can be improved. Furthermore, by forming the plenum ring with a material having a low thermal conductivity, it is possible to prevent heat leakage and further improve the thermal efficiency.

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

【図1】 本発明の実施の形態1におけるスターリング
冷凍機関のプレナム空間付近の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view near a plenum space of a Stirling refrigerating engine according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 図1のスターリング冷凍機関のシリンダにプ
レナムリングを嵌め込んだ状態の斜視図である。
FIG. 2 is a perspective view of a cylinder of the Stirling refrigerating engine of FIG. 1 in which a plenum ring is fitted.

【図3】 本発明の実施の形態1の変形例におけるスタ
ーリング冷凍機関のプレナム空間付近の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view near a plenum space of a Stirling refrigerating engine according to a modification of the first embodiment of the present invention.

【図4】 本発明の実施の形態2におけるスターリング
冷凍機関のプレナム空間付近の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view near a plenum space of a Stirling refrigerating engine according to a second embodiment of the present invention.

【図5】 図4のスターリング冷凍機関のガス通路端部
空間に配置されたプレナムリングを示す斜視図である。
5 is a perspective view showing a plenum ring arranged in a gas passage end space of the Stirling refrigerating engine of FIG. 4. FIG.

【図6】 図5のプレナムリングを図4のシリンダに嵌
め込んだ状態の斜視図である。
6 is a perspective view of the plenum ring of FIG. 5 fitted in the cylinder of FIG. 4.

【図7】 本発明の実施の形態2の変形例におけるスタ
ーリング冷凍機関のプレナム空間付近の断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view near a plenum space of a Stirling refrigerating engine according to a modification of the second embodiment of the present invention.

【図8】 本発明の実施の形態3のスターリング冷凍機
関に対する比較例である従来のスターリング冷凍機関に
おける熱漏れを示す図面である。
FIG. 8 is a diagram showing heat leakage in a conventional Stirling refrigerating engine which is a comparative example with respect to the Stirling refrigerating engine of the third embodiment of the present invention.

【図9】 本発明の実施の形態4におけるスターリング
冷凍機関のプレナム空間付近の断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view near a plenum space of a Stirling refrigerating engine according to a fourth embodiment of the present invention.

【図10】 本発明の実施の形態5におけるスターリン
グ冷凍機関の構成図である。
FIG. 10 is a configuration diagram of a Stirling refrigerating engine according to a fifth embodiment of the present invention.

【図11】 従来のスターリング冷凍機関の構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram of a conventional Stirling refrigerating engine.

【図12】 従来のスターリング冷凍機関の変形例のプ
レナム空間付近の断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view near a plenum space of a modified example of a conventional Stirling refrigerating engine.

【図13】 従来のスターリング冷凍機関の別の変形例
のプレナム空間付近の断面図である。
FIG. 13 is a cross-sectional view in the vicinity of a plenum space of another modification of the conventional Stirling refrigerating engine.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリンダ、1a 通気孔、1b フランジ部、2
ピストン、3 ディスプレーサ、4 ディスプレーサロ
ッド、5 再生器、6 ばね、8 圧縮空間、9 膨張
空間、10a 高温側熱交換器、10b 低温側熱交換
器、11 放熱器、12 ガス通路端部空間、13 ケ
ーシング、14 プレナムリング、14d ガイド、1
5 位置固定ピン(ねじ)、16 吸熱器、17 リン
グばね、18 自動移動機構、19 制御装置、20
温度センサ、25 リニアモータ。
1 cylinder, 1a ventilation hole, 1b flange part, 2
Piston, 3 displacer, 4 displacer rod, 5 regenerator, 6 spring, 8 compression space, 9 expansion space, 10a high temperature side heat exchanger, 10b low temperature side heat exchanger, 11 radiator, 12 gas passage end space, 13 Casing, 14 plenum ring, 14d guide, 1
5 position fixing pin (screw), 16 heat absorber, 17 ring spring, 18 automatic movement mechanism, 19 control device, 20
Temperature sensor, 25 linear motor.

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダと、前記シリンダ内に、往復自
在のディスプレーサと駆動手段によって駆動されるピス
トンとを有し、前記ディスプレーサと前記シリンダ端部
との間に膨張空間を、また前記ディスプレーサと前記ピ
ストンとの間に圧縮空間を有し、さらに前記圧縮空間と
前記膨張空間とを連通する前記シリンダ外のガス通路内
に、前記圧縮空間と前記膨張空間とを熱的に隔離する再
生器を備えるスターリング冷凍機関であって、 前記ガス通路内において、前記圧縮空間に開口する前記
シリンダに開けられた通気孔に連接するガス通路端部空
間に、前記ガス通路の流通を塞がないように、前記ガス
通路端部空間の容積を減少させる充填物を備える、スタ
ーリング冷凍機関。
1. A cylinder, a reciprocating displacer in the cylinder, and a piston driven by a driving means, wherein an expansion space is provided between the displacer and the cylinder end, and the displacer and the A regenerator having a compression space between the piston and a gas passage outside the cylinder that connects the compression space and the expansion space is provided with a regenerator that thermally isolates the compression space and the expansion space. A Stirling refrigerating engine, wherein in the gas passage, a gas passage end space connected to a ventilation hole formed in the cylinder opening to the compression space, so as not to block the flow of the gas passage, A Stirling refrigeration engine with a filling that reduces the volume of the gas passage end space.
【請求項2】 前記充填物は、前記通気孔が前記ガス通
路端部空間に開口するように前記ガス通路端部空間に配
置され、その充填物の前記再生器側に面する表面が前記
ガス通路の壁面を構成する、請求項1に記載のスターリ
ング冷凍機関。
2. The packing is arranged in the gas passage end space so that the ventilation hole opens in the gas passage end space, and the surface of the packing facing the regenerator side is the gas. The Stirling refrigerating engine according to claim 1, which constitutes a wall surface of the passage.
【請求項3】 前記充填物は、前記ガスの流動損失が少
なくなるように、前記再生器側に向かって前記ガス通路
の断面が広くなるテーパ形状を有する、請求項1または
2に記載のスターリング冷凍機関。
3. The Stirling according to claim 1, wherein the packing has a tapered shape in which a cross section of the gas passage is widened toward the regenerator side so that a flow loss of the gas is reduced. Refrigeration engine.
【請求項4】 前記シリンダが円筒形であり、前記充填
物が前記シリンダの外周に沿って位置する円環状のガス
通路の前記ガス通路端部空間に配置されたリングであ
る、請求項1〜3のいずれかに記載のスターリング冷凍
機関。
4. The cylinder is cylindrical, and the packing is a ring arranged in the gas passage end space of an annular gas passage located along the outer circumference of the cylinder. The Stirling refrigerating machine according to any one of 3 above.
【請求項5】 前記充填物が熱伝導性の低い材質で形成
されている、請求項1〜4のいずれかに記載のスターリ
ング冷凍機関。
5. The Stirling refrigerating engine according to claim 1, wherein the filling is made of a material having low thermal conductivity.
【請求項6】 前記充填物を位置調整自在に固定する充
填物固定手段をさらに備える、請求項1〜5のいずれか
に記載のスターリング冷凍機関。
6. The Stirling refrigerating engine according to claim 1, further comprising a filler fixing means for fixing the filler so that its position can be adjusted.
【請求項7】 前記スターリング冷凍機関の作動状態を
検知する作動状態検知手段をさらに備える、請求項1〜
6のいずれかに記載のスターリング冷凍機関。
7. The operating state detecting means for detecting an operating state of the Stirling refrigerating engine is further provided.
6. The Stirling refrigerating machine according to any one of 6.
【請求項8】 前記作動状態検出手段に検知された状態
指標と、その状態指標において効率を最大化する前記充
填物の前記ガス通路端部空間における位置との、予め求
められた関係を記憶する最適位置記憶手段と、前記最適
位置記憶手段に記憶された情報に基いて効率を最大化す
る位置に前記充填物を自動的に移動させる充填物移動手
段とを備える、請求項6または7に記載のスターリング
冷凍機関。
8. A previously determined relationship between a state index detected by the operating state detecting means and a position of the filling in the gas passage end space for maximizing efficiency in the state index is stored. 8. The optimum position storing means and the packing moving means for automatically moving the packing to a position where efficiency is maximized based on the information stored in the optimum position storing means. Stirling refrigeration engine.
【請求項9】 前記ピストンを駆動させる駆動手段が、
前記ピストンを収納する前記シリンダの外に配置された
リニアモータである、請求項1〜8のいずれかに記載の
スターリング冷凍機関。
9. A drive means for driving the piston,
The Stirling refrigerating engine according to any one of claims 1 to 8, which is a linear motor arranged outside the cylinder that houses the piston.
【請求項10】 前記ディスプレーサの前記ピストン側
端部は、そのディスプレーサよりも細径のディスプレー
サロッドに連続し、そのディスプレーサロッドは前記ピ
ストンに開けられた軸孔を貫通し、そのディスプレーサ
ロッド先端がばねに連結される、フリーピストン型スタ
ーリング冷凍機関の構造を形成している、請求項1〜9
のいずれかに記載のスターリング冷凍機関。
10. The end of the displacer on the piston side is continuous with a displacer rod having a diameter smaller than that of the displacer, the displacer rod penetrating a shaft hole formed in the piston, and a tip of the displacer rod is a spring. Forming a structure of a free-piston type Stirling refrigerating engine connected to.
Stirling refrigerating machine according to any one of 1.
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