JP2003287297A - Sterling refrigerator - Google Patents

Sterling refrigerator

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JP2003287297A
JP2003287297A JP2002093081A JP2002093081A JP2003287297A JP 2003287297 A JP2003287297 A JP 2003287297A JP 2002093081 A JP2002093081 A JP 2002093081A JP 2002093081 A JP2002093081 A JP 2002093081A JP 2003287297 A JP2003287297 A JP 2003287297A
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JP
Japan
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heat
heat exchanger
cylinder
working gas
cooling
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Pending
Application number
JP2002093081A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Sekiya
弘志 関谷
Takahiro Nakamura
隆広 中村
Itsuo Nakasaki
五夫 中崎
Takashi Inoue
貴至 井上
Riyousuke Taihichi
亮祐 對比地
Masaru Kanai
大 金井
Takehiro Nishikawa
剛弘 西川
Hiroshi Nishikawa
弘 西川
Shinya Itabashi
真也 板橋
Hideyuki Inoue
英之 井上
Kosuke Ogasawara
弘丞 小笠原
Tetsuya Kato
哲也 加藤
Takashi Harako
貴志 原子
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To realize an air-cooled heat exchanger for radiation, of a simple structure capable of being suitably matched to a structure of a sterling refrigerator. <P>SOLUTION: The heat exchanger for radiation 29 has a heat exchange cylinder 37 provided with a radiation fin 36 on its outer face, a working medium passes through a working medium channel 40 for radiation, and the heat of the working medium is radiated to the outside air from the radiation fin 36. A compression cylinder 17 and an expansion cylinder 18 are air-cooled from the periphery by a radiation fin 41 formed on an outer surface of a part 42 of a cylinder block 15. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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
機に関し、特に、作動ガスの温熱を放熱する放熱用熱交
換器を空冷式としたスターリング冷凍機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling refrigerating machine, and more particularly to a Stirling refrigerating machine in which a heat radiating heat exchanger for radiating the heat of working gas is air-cooled.

【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等の熱機関
では、その本体を構成し、クランク室やモータ室を有す
るハウジング内に、作動ガスが密閉状態で封入されてい
る。一方、作動ガスは、圧縮室(高温室)と膨張室(低
温室)との間を流動し、この流路に沿って配設された冷
却用熱交換器(低温側熱交換器)及び放熱用熱交換器
(高温側熱交換器)により、夫々冷熱冷媒及び放熱用冷
媒との熱交換が行われる。
By the way, in a heat engine such as a Stirling refrigerator, a working gas is hermetically sealed in a housing which constitutes a main body and has a crank chamber and a motor chamber. On the other hand, the working gas flows between the compression chamber (high temperature chamber) and the expansion chamber (low temperature chamber), and the cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger) and heat radiation disposed along this flow path. The heat exchanger (high temperature side heat exchanger) exchanges heat with the cold heat refrigerant and the heat radiating refrigerant, respectively.

【0004】図4は、作動ガスの温熱を放熱する放熱用
熱交換器の従来例を示す図であるが、この従来例の放熱
用熱交換器54は、内面に細溝55を有し外面に放熱フ
ィン56を有する熱交換器筒57を、放熱用熱交換ハウ
ジング58と内側シリンダ59との間に嵌合して設けて
構成される。さらに、圧縮シリンダ60及び膨張シリン
ダを61囲むように冷却水路62が形成されるように構
成されている。
FIG. 4 is a view showing a conventional example of a heat radiating heat exchanger that radiates the heat of working gas. The conventional heat radiating heat exchanger 54 has a narrow groove 55 on the inner surface and an outer surface. A heat exchanger cylinder 57 having heat radiation fins 56 is fitted and provided between a heat radiation housing 58 for heat radiation and an inner cylinder 59. Further, a cooling water passage 62 is formed so as to surround the compression cylinder 60 and the expansion cylinder 61.

【0005】この従来例の放熱用熱交換器54による
と、作動ガスは細溝55を通り、他方、冷却水が放熱用
熱交換ハウジング58と放熱フィン56との間の放熱路
63を流れる。これにより、作動ガスの温熱が冷却水に
放熱される。冷却水は、放熱路63及び冷却水路62を
通り、図示しない冷却水循環路中に設けられたラジエー
タに送られ、その温熱が放熱される。
According to this conventional heat dissipation heat exchanger 54, the working gas passes through the narrow groove 55, while the cooling water flows through the heat dissipation passage 63 between the heat dissipation heat exchange housing 58 and the heat dissipation fins 56. Thereby, the heat of the working gas is radiated to the cooling water. The cooling water passes through the heat dissipation path 63 and the cooling water path 62 and is sent to a radiator provided in a cooling water circulation path (not shown), and the heat is radiated.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上記従来例の放熱用熱
交換器は、水冷式であるから、放熱用交換器54、冷却
水路62及びラジエータを通して冷却水を流す必要があ
るから、その構造は複雑となり、さらに冷却水循環ポン
プ等を設ける必要があるので、製作コストがかかり、メ
インテナンスにも手間がかかるという問題があった。
Since the heat dissipation heat exchanger of the above-mentioned conventional example is of the water cooling type, it is necessary to flow cooling water through the heat dissipation exchanger 54, the cooling water passage 62 and the radiator. Since it is complicated and it is necessary to provide a cooling water circulation pump and the like, there is a problem that the manufacturing cost is high and maintenance is troublesome.

【0007】そこで、本発明は上記従来の問題を解決す
ることを目的とし、スターリング冷凍機の構造をより簡
単にするために、スターリング冷凍機の構造によくマッ
チした簡単な構造の空冷式の放熱用熱交換器を実現する
ことを課題とする。
Therefore, the present invention has an object to solve the above-mentioned conventional problems, and in order to simplify the structure of the Stirling refrigerator, an air-cooling type heat radiation having a simple structure that matches well with the structure of the Stirling refrigerator. It is an object to realize a heat exchanger for use.

【0008】[0008]

【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、高温室と低温室との間に放熱用熱交換器、
再生器及び冷却用熱交換器が配設されており、作動ガス
が上記放熱用熱交換器、再生器及び冷却用熱交換器を通
過して高温室と低温室との間を往復動するスターリング
冷凍機であって、上記放熱用熱交換器は、内面に作動ガ
スが流れる細溝が形成され、外面に放熱フィンが形成さ
れて成る熱交換筒を有し、上記作動ガスは、上記細溝を
通過し、作動ガスの温熱が上記放熱フィンから外気に放
熱されることを特徴とするスターリング冷凍機を提供す
る。
In order to solve the above problems, the present invention provides a heat radiating heat exchanger between a high temperature chamber and a low temperature chamber,
A stirling in which a regenerator and a cooling heat exchanger are arranged, and the working gas reciprocates between the high temperature chamber and the low temperature chamber by passing through the heat radiation heat exchanger, the regenerator and the cooling heat exchanger. In the refrigerator, the heat radiating heat exchanger has a heat exchange tube having an inner surface on which a narrow groove through which a working gas flows and an outer surface on which heat radiating fins are formed. There is provided a Stirling refrigerator in which the warm heat of the working gas is radiated to the outside air from the heat radiation fins.

【0009】本発明は上記課題を解決するために、クラ
ンク室の上に圧縮シリンダ及び膨張シリンダを構成する
シリンダブロックを有するとともに、上記圧縮シリンダ
の高温室と上記膨張シリンダ低温室との間に、放熱用熱
交換器、再生器及び冷却用熱交換器が配設されており、
作動ガスが上記放熱用熱交換器、再生器及び冷却用熱交
換器を通過して高温室と低温室との間を往復するスター
リング冷凍機であって、上記放熱用熱交換器は、内面に
作動ガスが流れる細溝が形成され、外面に放熱フィンが
形成されて成る熱交換筒を有し、上記シリンダブロック
の外面に放熱フィンが形成されて成ることを特徴とする
スターリング冷凍機。
In order to solve the above problems, the present invention has a cylinder block which constitutes a compression cylinder and an expansion cylinder above a crank chamber, and between the high temperature chamber of the compression cylinder and the low temperature chamber of the expansion cylinder, A heat exchanger for heat dissipation, a regenerator and a heat exchanger for cooling are provided,
A Stirling refrigerator in which working gas reciprocates between a high-temperature chamber and a low-temperature chamber by passing through the heat-radiating heat exchanger, the regenerator, and the cooling heat exchanger, wherein the heat-radiating heat exchanger has an inner surface. A Stirling refrigerator having a heat exchange tube having a thin groove through which a working gas flows and having heat radiation fins formed on the outer surface thereof, and having heat radiation fins formed on the outer surface of the cylinder block.

【0010】[0010]

【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図を示す図
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 diagram for explaining a main part of the Stirling refrigerator 1, and FIG. 3 is a diagram partially showing a right side view of a cross section.

【0011】スターリング冷凍機1の鋳物で形成された
ハウジング2は、その内部は密閉状態に保持され、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。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、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 made of casting of the Stirling refrigerator 1 has a motor chamber 4 and a crank chamber 5 which are kept in a hermetically sealed state and communicate with each other through a partition wall 3.
Have and. A motor 6 capable of rotating in the normal and reverse directions is arranged in the motor chamber 4, and the crank chamber 5 includes a crank shaft 7, connecting rods 8 and 9 which are rotationally driven by the motor 6, cross guide heads 10 and 11, and the like. A drive mechanism is provided.

【0012】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.

【0013】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 in 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.

【0014】圧縮シリンダ17内を往復動する圧縮ピス
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からクランク室5の頂部
開口部を通して圧縮シリンダ17へ伸びるように設けら
れている。クランク室5の頂部開口部5’と圧縮シリン
ダ17との間に、オイルシール機構22が取り付けら
れ、圧縮ピストンロッド21とクランク室5の頂部開口
部(正確には開口部の内周縁)5’との隙間をシール
し、クランク室5からの油上がりを防止している。
The space above the compression piston 19 (compression space) that reciprocates in the compression cylinder 17 is the high temperature chamber 20,
In this, the working gas is compressed and becomes 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 through the top opening of the crank chamber 5. An oil seal mechanism 22 is attached between the top opening 5 ′ of the crank chamber 5 and the compression cylinder 17, and the compression piston rod 21 and the top opening of the crank chamber 5 (correctly, the inner peripheral edge of the opening) 5 ′. The gap between and is sealed to prevent oil from rising from the crank chamber 5.

【0015】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内を往復摺動するピストン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 composed of the cylinder block 15 as described above, and an upper portion thereof.
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. An upper space (expansion space) of the piston 25 that slides back and forth in the expansion cylinder 18 is a low temperature chamber 26, in which the working gas expands and becomes a low temperature.

【0016】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からクランク室5の頂部開口部5’を通して膨張シリ
ンダ18内に伸びるように設けられている。クランク室
5と膨張シリンダ18との間に、オイルシール機構28
が取り付けられ、膨張ピストンロッド21とクランク室
5の頂部開口部(正確には開口部の内周縁)5’との隙
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 is provided so as to extend from the crank chamber 5 into the expansion cylinder 18 through the top opening 5'of the crank chamber 5. An oil seal mechanism 28 is provided between the crank chamber 5 and the expansion cylinder 18.
Is attached to seal the gap between the expansion piston rod 21 and the top opening (correctly, the inner peripheral edge of the opening) 5 ′ of the crank chamber 5 to prevent oil from rising from the crank chamber 5. The expansion piston 25 is 90
It moves ahead by the phase of degrees.

【0017】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の下であって、
内側シリンダ23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 so as to surround the expansion cylinder 18, and are arranged in an annular shape. It is set up. Under the heat dissipation heat exchanger 29,
A manifold (flow path for working gas) 32 is formed around the inner cylinder 23.

【0018】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.

【0019】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43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43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 43 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 43 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 flow path 46, and has cooling fins 47 on its outer surface.
This constitutes the cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger) 31.

【0020】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 cooling heat exchanger 31 cools the cold heat refrigerant of the cold heat utilization equipment that utilizes 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.

【0021】内筒24と冷却用熱交換ハウジング43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 an annular space between the inner cylinder 24 and the cooling heat exchange housing 43.

【0022】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22と圧縮ピ
ストン19との間の空間についても同じ)は、バッファ
空間(バッファ室)48と呼ばれている。バッファ空間
48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 22 and the compression piston 19) is called a buffer space (buffer chamber) 48. The buffer space 48 is connected to the buffer tank 51 by a pipe 49,
The buffer tank 51 is connected to the crank chamber 5 (or the motor chamber 4) of the housing 2 by a pipe 50.

【0023】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、放熱用熱交換器(高温側熱交換器)
29を次のような構成の空冷型の熱交換器とした点に特
徴がある。
According to the present invention, in the Stirling refrigerator having the above-mentioned structure, a heat radiating heat exchanger (high temperature side heat exchanger)
The feature is that 29 is an air-cooling type heat exchanger having the following configuration.

【0024】放熱用熱交換器29は、シリンダブロック
15の上であり、且つ冷却用熱交換ハウジング43の下
に位置する用に配設される放熱用熱交換器29を有す
る。放熱用熱交換器29は熱交換器筒37を有し、この
熱交換器筒37は、その下部がシリンダブロック15の
上部に形成された孔34に嵌合するようにシリンダブロ
ック15上に載置される。そして、冷却用熱交換ハウジ
ング43の下部フランジ44と熱交換器筒37の上部フ
ランジ38がボルト39で固定される。
The heat radiating heat exchanger 29 has a heat radiating heat exchanger 29 disposed above the cylinder block 15 and below the cooling heat exchange housing 43. The heat radiating heat exchanger 29 has a heat exchanger cylinder 37, and the heat exchanger cylinder 37 is mounted on the cylinder block 15 so that the lower part thereof fits into the hole 34 formed in the upper part of the cylinder block 15. Placed. Then, the lower flange 44 of the cooling heat exchange housing 43 and the upper flange 38 of the heat exchanger tube 37 are fixed with bolts 39.

【0025】熱交換器筒37は、その内面にはその長手
方向に延びるように複数本の細溝35が形成されてお
り、外面には放熱フィン36が形成されている。熱交換
器筒37は、内側シリンダ23の外側に同心的に嵌合さ
れており、内側シリンダ23の外面と細溝35で放熱用
作動ガス流路40を形成している。
The heat exchanger tube 37 has a plurality of thin grooves 35 formed on its inner surface so as to extend in the longitudinal direction thereof, and has heat radiating fins 36 formed on its outer surface. The heat exchanger cylinder 37 is concentrically fitted to the outer side of the inner cylinder 23, and the outer surface of the inner cylinder 23 and the narrow groove 35 form a heat radiating working gas passage 40.

【0026】この放熱用作動ガス流路40は、その上端
開口は再生器30に連通し、その下端はマニホールド3
2に連通している。このようにして空冷の放熱用熱交換
器29が構成され、作動ガスは放熱用作動ガス流路40
を通り、作動ガスの温熱は放熱フィン36から外気に放
熱される。
The heat-releasing working gas passage 40 has an upper end opening communicating with the regenerator 30, and a lower end opening of the manifold 3.
It communicates with 2. In this way, the air-cooled heat radiation heat exchanger 29 is configured, and the working gas is the heat radiation working gas flow path 40.
The heat of the working gas is radiated from the radiation fins 36 to the outside air.

【0027】さらに、シリンダブロック15の外表面の
うち、圧縮シリンダ17及び膨張シリンダ18を囲む部
分42にも、放熱フィン41が形成されており、圧縮シ
リンダ17及び膨張シリンダ18の空冷を行っている。
Further, on the outer surface of the cylinder block 15 at the portion 42 surrounding the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18, radiating fins 41 are also formed to cool the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18 by air. .

【0028】(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12、13が90度位相がずれて回転する。
このクランク部12、13に連結されたコンロッド8、
9、クロスガイドヘッド10、11、圧縮ピストンロッ
ド21及び膨張ピストンロッド27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 12 and 13 in the crank chamber 5 rotate 90 degrees out of phase.
The connecting rod 8 connected to the crank portions 12 and 13,
The compression piston 19 and the expansion piston 25 reciprocate through the cross guide heads 10 and 11, the compression piston rod 21, and the expansion piston rod 27 with a phase difference of 90 degrees.

【0029】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の放熱用作動ガス
流路40内に流入し、その温熱が放熱フィン36から外
気に放熱される。さらに作動ガスは、再生器30に蓄熱
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 through the communication hole 33 and the manifold 32 into the radiating working gas flow passage 40 of the radiating heat exchanger 29, and the heat is radiated from the radiating fins 36 to the outside air. Further, the working gas is cooled by the cold heat stored in the regenerator 30, passes through the narrow groove 45, and is cooled in the low temperature chamber 26.
It flows into the (expansion space).

【0030】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) expands rapidly. 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.

【0031】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
放熱用作動ガス流路40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 cold heat utilizing equipment, 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 toward the bottom dead center, and the working gas flows from the low temperature chamber 26 to the heat radiating working gas passage 40 of the cooling heat exchanger. The cold heat of the working gas flowing through the regenerator 30 is stored in the regenerator 30. Regenerator 30
The cold energy stored in (1) is reused to re-cool the working gas sent from the high temperature chamber 20 through the heat radiating heat exchanger 29 as described above.

【0032】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52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53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 52 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 53 and is cooled again.

【0033】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.

【0034】本発明では、放熱用熱交換器29は、その
外面に放熱フィン36が形成されて成る熱交換筒37を
有し、作動ガスは放熱用作動ガス流路40を通り、作動
ガスの温熱は放熱フィン36から外気に放熱される。さ
らに、シリンダブロック15の部分42の外表面に形成
された放熱フィンで41により圧縮シリンダ17及び膨
張シリンダ18が周囲から空冷されるので、放熱用の冷
却水やラジエター等が不要である。
In the present invention, the heat radiating heat exchanger 29 has a heat exchanging tube 37 having heat radiating fins 36 formed on the outer surface thereof, and the working gas passes through the heat radiating working gas flow passage 40 to generate the working gas. The warm heat is radiated to the outside air from the radiation fin 36. Furthermore, since the compression cylinder 17 and the expansion cylinder 18 are air-cooled from the surroundings by the radiation fins formed on the outer surface of the portion 42 of the cylinder block 15, cooling water for heat radiation, a radiator, etc. are not required.

【0035】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.

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明は以上のようにスターリング冷凍
機の構造に良くマッチした空冷式の放熱用熱交換器を採
用したので、放熱用熱交換器及びシリンダブロックに冷
却水の流路やポンプを設ける必要がなく、ラジエータも
不要であるから、スターリング冷凍機の構造が簡単とな
り、製作コストが低減でき、メインテナンスも簡単とな
る。
As described above, according to the present invention, the air-cooling type heat-radiating heat exchanger that is well matched to the structure of the Stirling refrigerator is adopted. Since there is no need to provide a radiator and a radiator is not necessary, the structure of the Stirling refrigerator can be simplified, the manufacturing cost can be reduced, and the maintenance can be simplified.

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

【図1】本発明に係るスターリング冷凍機の全体構成を
説明するための正面図である。
FIG. 1 is a front view for explaining the overall configuration of a Stirling refrigerator according to 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】本発明に係るスターリング冷凍機を説明する右
側一部破断正面図である。
FIG. 3 is a right side partially cutaway front view illustrating a Stirling refrigerator according to the present invention.

【図4】本発明に係るスターリング冷凍機の熱交換器の
従来例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a conventional example of a heat exchanger of a Stirling refrigerator according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スターリング冷凍機 2 ハウジング 3 区画壁 4 モータ室 5 クランク室 6 モータ 7 クランクシャフト 8、9 コンロッド 10、11 クロスガイドヘッド 12、13 クランク部 14 座部 15 シリンダブロック 16 ボルト 17 圧縮シリンダ 18 膨張シリンダ 19 圧縮ピストン 20 上方空間(圧縮空間)高温室 21 圧縮ピストンロッド 22 オイルシールベローズ 23 内側シリンダ 24 冷却用熱交換器の内筒 25 膨張シリンダ18内を往復摺動するピストン 26 上方空間(膨張空間)が低温室 27 膨張ピストンロッド 28 オイルシールベローズ 29 放熱用熱交換器(高温側熱交換器) 30 再生器 31 冷却用熱交換器(低温側熱交換器) 32 マニホールド(作動ガス用の流路) 33 連通孔 34 シリンダブロックの上部に形成された孔 35 熱交換器筒の内面の作動ガス流路用の細溝 36 放熱フィン 37 熱交換器筒 38 熱交換器筒の上部フランジ 39 ボルト 40 放熱用作動ガス流路 41 放熱フィン 42 圧縮シリンダ及び膨張シリンダを囲むシリンダ
ブロック部分 43 冷却用熱交換ハウジング 44 冷却用熱交換ハウジングの下部フランジ 45 冷却用熱交換ハウジング44の内面の複数の細
溝 46 作動ガス流路 47 冷却フィン 48 バッファ空間(バッファ室) 49 管 51 バッファタンク 52 冷熱冷媒の流出パイプ 53 冷熱冷媒の流入パイプ 54 放熱用熱交換器 55 細溝 56 放熱フィン 57 熱交換器筒 58 放熱用熱交換ハウジング 59 内側シリンダ 60 圧縮シリンダ 61 膨張シリンダ 62 冷却水路 63 放熱路
1 Stirling Refrigerator 2 Housing 3 Partition Wall 4 Motor Chamber 5 Crank Chamber 6 Motor 7 Crankshaft 8, 9 Connecting Rod 10, 11 Cross Guide Head 12, 13 Crank Part 14 Seat 15 Cylinder Block 16 Bolt 17 Compression Cylinder 18 Expansion Cylinder 19 Compression piston 20 Upper space (compression space) high temperature chamber 21 Compression piston rod 22 Oil seal bellows 23 Inner cylinder 24 Inner cylinder 25 of cooling heat exchanger Piston 26 sliding back and forth in expansion cylinder 18 Upper space (expansion space) Low greenhouse 27 Expansion piston rod 28 Oil seal bellows 29 Heat dissipation heat exchanger (high temperature side heat exchanger) 30 Regenerator 31 Cooling heat exchanger (low temperature side heat exchanger) 32 Manifold (working gas flow path) 33 Communication hole 34 Hole formed in the upper part of the cylinder block 35 Fine Grooves for Working Gas Flow Path on Inner Surface of Heat Exchanger Tube 36 Radiating Fins 37 Heat Exchanger Tube 38 Upper Flange of Heat Exchanger Tube 39 Bolts 40 Radiating Working Gas Flow Path 41 Radiating Fins 42 Compression Cylinder and Expansion Cylinder Cylinder block part 43 surrounding the heat exchange housing for cooling 44 Lower flange 45 of the heat exchange housing for cooling A plurality of fine grooves on the inner surface of the heat exchange housing for cooling 46 Working gas passage 47 Cooling fins 48 Buffer space (buffer chamber) 49 Tube 51 Buffer tank 52 Cold heat refrigerant outflow pipe 53 Cold heat refrigerant inflow pipe 54 Heat dissipation heat exchanger 55 Fine groove 56 Radiation fin 57 Heat exchanger tube 58 Heat dissipation heat exchange housing 59 Inner cylinder 60 Compression cylinder 61 Expansion cylinder 62 Cooling Water channel 63 Heat dissipation channel

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中崎 五夫 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井上 貴至 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 對比地 亮祐 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 金井 大 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 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 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 板橋 真也 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 井上 英之 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 小笠原 弘丞 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 加藤 哲也 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 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   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Goo Nakazaki             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Inoue             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Ryosuke Asahibichi             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Dai Kanai             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 Hiroshi Nishikawa             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Shinya Itabashi             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Hideyuki Inoue             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Hirosuke Ogasawara             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Tetsuya Kato             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd. (72) Inventor Takashi Atomic             2-5-3 Keihan Hondori, Moriguchi City, Osaka Prefecture             Within Yo Denki Co., Ltd.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 高温室と低温室との間に放熱用熱交換
器、再生器及び冷却用熱交換器が配設されており、作動
ガスが上記放熱用熱交換器、再生器及び冷却用熱交換器
を通過して高温室と低温室との間を往復動するスターリ
ング冷凍機であって、 上記放熱用熱交換器は、内面に作動ガスが流れる細溝が
形成され、外面に放熱フィンが形成されて成る熱交換筒
を有し、 上記作動ガスは、上記細溝を通過し、作動ガスの温熱が
上記放熱フィンから外気に放熱されることを特徴とする
スターリング冷凍機。
1. A heat radiating heat exchanger, a regenerator and a cooling heat exchanger are arranged between a high greenhouse and a low temperature chamber, and a working gas is used for the heat radiating heat exchanger, the regenerator and cooling. A Stirling refrigerator that reciprocates between a high temperature chamber and a low temperature chamber by passing through a heat exchanger, wherein the heat radiating heat exchanger has a narrow groove through which a working gas flows and an radiating fin on an outer surface. A Stirling refrigerator having a heat exchange tube formed by forming the working gas, the working gas passing through the narrow groove, and the warm heat of the working gas is radiated to the outside air from the radiating fins.
【請求項2】 クランク室の上に圧縮シリンダ及び膨
張シリンダを構成するシリンダブロックを有するととも
に、上記圧縮シリンダの高温室と上記膨張シリンダ低温
室との間に、放熱用熱交換器、再生器及び冷却用熱交換
器が配設されており、作動ガスが上記放熱用熱交換器、
再生器及び冷却用熱交換器を通過して高温室と低温室と
の間を往復するスターリング冷凍機であって、 上記放熱用熱交換器は、内面に作動ガスが流れる細溝が
形成され、外面に放熱フィンが形成されて成る熱交換筒
を有し、 上記シリンダブロックの外面に放熱フィンが形成されて
成ることを特徴とするスターリング冷凍機。
2. A heat dissipation heat exchanger, a regenerator, and a heat exchanger, a regenerator, and a cylinder block which form a compression cylinder and an expansion cylinder are provided on a crank chamber, and between the high temperature chamber of the compression cylinder and the low temperature chamber of the expansion cylinder. A cooling heat exchanger is provided, and the working gas is the heat radiation heat exchanger,
A Stirling refrigerator that reciprocates between a high temperature chamber and a low temperature chamber by passing through a regenerator and a cooling heat exchanger, wherein the heat radiating heat exchanger is formed with a narrow groove in which a working gas flows, A Stirling refrigerator having a heat exchange cylinder having heat radiation fins formed on the outer surface thereof, and heat radiation fins formed on the outer surface of the cylinder block.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4930376B2 (en) * 2005-10-28 2012-05-16 富士電機リテイルシステムズ株式会社 Heat exchanger

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