JP2003287310A - Stirling refrigerating machine - Google Patents

Stirling refrigerating machine

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Publication number
JP2003287310A
JP2003287310A JP2002093071A JP2002093071A JP2003287310A JP 2003287310 A JP2003287310 A JP 2003287310A JP 2002093071 A JP2002093071 A JP 2002093071A JP 2002093071 A JP2002093071 A JP 2002093071A JP 2003287310 A JP2003287310 A JP 2003287310A
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JP
Japan
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working gas
lubricating oil
heat exchanger
heat
oil
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Pending
Application number
JP2002093071A
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 prevent degradation of the lubrication function attributable to the compatibility of the working gas with the lubricating oil in a crank chamber of a stirling refrigerating machine, and to prevent mechanical losses (power losses) in a sliding part from being increased, or the service life caused by wear from being shortened. <P>SOLUTION: Degradation of the viscosity of the lubricating oil by solution of the working gas in the lubricating oil is prevented by using the lubricating oil such as mineral oil free from any compatibility with the working gas (Example: He) filled in the crank chamber 5, and increase of the mechanical losses (power losses) and shortening of the service life by the wear at sliding parts between crank parts 12 and 13 and connecting rods, and between connecting rods 8 and 9 and cross guide heads 10 and 11 are prevented. <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、特にスターリング冷凍機の潤滑と冷媒の組み
合わせに関する発明である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling refrigerator, and more particularly to a combination of lubrication and a refrigerant for a Stirling refrigerator.

【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】スターリング冷凍機では、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、作動ガスが
圧縮室(高温室)と膨張室(低温室)との間を流動し、
この流路に沿って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。
In 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),
A heat exchanger for cooling (low temperature side heat exchanger) and a heat exchanger for radiating heat (high temperature side heat exchanger) arranged along this flow path perform heat exchange with the cold heat refrigerant and the heat radiating refrigerant, respectively. Be seen.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、クランク室
内には分子量の小さい作動ガス(例.He)が充填され
ており、しかも、クランク室内では、クランク部とコネ
クティングロッドや、コンロッドとクロスガイドヘッド
の連結ピンとの摺動部等の機械的な摺動部の潤滑のため
に潤滑油が供給されているという独特の構造を有する。
By the way, the crank chamber is filled with a working gas having a small molecular weight (eg, He), and moreover, in the crank chamber, the crank portion and the connecting rod, and the connecting rod and the cross guide head are filled. It has a unique structure in which lubricating oil is supplied to lubricate mechanical sliding parts such as sliding parts with connecting pins.

【0005】本発明者らは、このようなスターリング冷
凍機の独特の構造に起因する潤滑に係る特有の問題があ
ることを見いだした。即ち、クランク室内の摺動部の潤
滑を行っている潤滑油は、クランク室内に充填されてい
る作動ガスと接触し、作動ガスが潤滑油に溶け込むとい
う現象が生じる。これにより、潤滑油の粘度が低くな
り、潤滑油としての機能が低下し、摺動部における機械
損失(動力損失)の増大及び摩耗による寿命が短くなる
という問題が生じる。
The present inventors have found that there is a particular problem related to lubrication due to the unique structure of such Stirling refrigerators. That is, the lubricating oil that lubricates the sliding portion in the crank chamber comes into contact with the working gas filled in the crank chamber, and the working gas melts into the lubricating oil. As a result, the viscosity of the lubricating oil is lowered, the function as the lubricating oil is lowered, the mechanical loss (power loss) in the sliding portion is increased, and the life due to wear is shortened.

【0006】本発明は、このような作動ガスと潤滑油と
の相溶性に起因する潤滑機能低下の問題を解決すること
を目的とし、作動ガスの溶け込みによる潤滑油の潤滑機
能の低下を防止し、摺動部における機械損失(動力損
失)の増大及び摩耗による寿命が短くなるとい問題を解
決する手段を実現することを課題とするものである。
An object of the present invention is to solve the problem of the deterioration of the lubricating function due to the compatibility between the working gas and the lubricating oil, and to prevent the deterioration of the lubricating function of the lubricating oil due to the penetration of the working gas. It is an object of the present invention to realize means for solving the problem that the mechanical loss (power loss) in the sliding portion is increased and the life is shortened due to wear.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、スターリング冷凍機の作動ガスと相溶性の
ない潤滑油が使用されており、作動ガスが潤滑油に溶け
込まない状態で摺動部が潤滑されていることを特徴とす
るスターリング冷凍機を提供する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a lubricating oil that is incompatible with the working gas of a Stirling refrigerator, so that the working gas does not dissolve in the lubricating oil. A Stirling refrigerator having a moving part lubricated.

【0008】上記作動ガスはヘリウムであり、上記潤滑
油は上記ヘリウムと相溶性のない鉱物油、エーテル油、
エステル油又はアルキルベンゼン油としてもよい。
The working gas is helium, and the lubricating oil is a mineral oil which is not compatible with the helium, an ether oil,
It may be ester oil or alkylbenzene oil.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を実施例に基
づき図面を参照して以下に説明する。図1〜図3は、本
発明の適用されるスターリング冷凍機を説明する図であ
り、図1はスターリング冷凍機1の全体構成を説明する
正面図である。図2はスターリング冷凍機1の要部を説
明する図であり、図3は一部が断面の右側面図を示す図
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.

【0010】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Heが充填され、半密閉状
態に保持されており、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、1
1等の駆動機構が配設されている。
The housing 2 formed of the casting of the Stirling refrigerator 1 is filled with He and is maintained in a semi-hermetic state, and the motor chamber 4 and the crank chamber 5 which communicate with each other through the partition wall 3. Have and. A motor 6 capable of rotating in the forward and reverse directions is disposed in the motor chamber 4, and in the crank chamber 5, a crankshaft 7, connecting rods 8 and 9 which are rotationally driven by the motor 6, and cross guide heads 10 and 1 are provided.
A drive mechanism such as 1 is provided.

【0011】クランクシャフト7の二つのクランク部1
2、13は、モータ6の正転時にクランク部13がクラ
ンク部12より先行して移動するように、位相差を付け
て形成されている。この位相差は、一般的には約90度
の位相差が採用される。クランク部12、13には、コ
ンロッド8、9が取り付けられ、さらにこのコンロッド
8、9にクロスガイドヘッド10、11が取り付けられ
ている。
Two crank parts 1 of the crankshaft 7
Reference numerals 2 and 13 are formed with a phase difference so that the crank portion 13 moves ahead of the crank portion 12 when the motor 6 rotates in the normal direction. As this phase difference, a phase difference of about 90 degrees is generally adopted. Connecting rods 8 and 9 are attached to the crank portions 12 and 13, and cross guide heads 10 and 11 are attached to the connecting rods 8 and 9.

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

【0013】圧縮シリンダ17内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、
この中で作動ガスであるHeは圧縮されて高温となる。
圧縮ピストンロッド21は、圧縮ピストン19とクロス
ガイドヘッド10を連結し、クランク室5から圧縮シリ
ンダ17へ伸びるように設けられている。オイルシール
ベローズ22が圧縮ピストンロッド21とハウジング2
の上部の間に取り付けられ、圧縮シリンダ17とクラン
ク室5の間をシールし、クランク室5からの油上がりを
防止している。
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 He 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. The oil seal bellows 22 is used for the compression piston rod 21 and the housing 2.
Is installed between the upper parts of the cylinders, and seals between the compression cylinder 17 and the crank chamber 5 to prevent oil from rising from the crank chamber 5.

【0014】一方、膨張シリンダ18は、その下部は上
述の通りシリンダブロック15で構成し、その上部は、
後述する放熱用熱交換器29の内側シリンダ23と冷却
用熱交換器の内筒24とから構成している。この膨張シ
リンダ18内を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 constituted by the cylinder block 15 as described above, and an upper portion thereof is
It is composed of an inner cylinder 23 of a heat radiating heat exchanger 29 described later and an inner cylinder 24 of a cooling heat exchanger. 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.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

【0024】オイルシールベローズ28と膨張ピストン
25との間の空間(オイルシールベローズ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.

【0025】本発明は、以上のような構成のスターリン
グ冷凍機において次のような構成を特徴とする。図1に
おいて、クランク室5を含むハウジング2内には作動ガ
スであるHeが充填されており、ハウジング2はバッフ
ァタンク51を介してバッファ空間48とほぼ同圧の状
態で密閉されている。
The present invention is characterized by the following structure in the Stirling refrigerator having the above structure. In FIG. 1, the housing 2 including the crank chamber 5 is filled with He, which is a working gas, and the housing 2 is hermetically sealed via the buffer tank 51 at substantially the same pressure as the buffer space 48.

【0026】そして、クランクシャフト7に設けられた
中空の潤滑供給通路52及び潤滑油孔53、54を通し
て、潤滑油がクランク部12、13とコネクティングロ
ッド8、9との摺動部に送られ潤滑を行っている。さら
に、潤滑油はコンロッド8、9に設けられた潤滑供給通
路55、56を通して、コンロッド8、9とクロスガイ
ドヘッド10、11の連結ピン10’、11’との摺動
部に送られ潤滑を行う。
Lubricating oil is sent to the sliding portion between the crank portions 12 and 13 and the connecting rods 8 and 9 through the hollow lubrication supply passage 52 and the lubricating oil holes 53 and 54 provided in the crankshaft 7 for lubrication. It is carried out. Further, the lubricating oil is sent to the sliding portions between the connecting rods 8 and 9 and the connecting pins 10 ′ and 11 ′ of the cross guide heads 10 and 11 through the lubricating supply passages 55 and 56 provided in the connecting rods 8 and 9 for lubrication. To do.

【0027】このように、クランク室5内の機械的な摺
動部に送られて潤滑を行う潤滑油は、クランク室5内に
充填されているHeと接触しており、潤滑油に作動ガス
が溶け込むという現象が生じる。これにより、潤滑油の
粘度が低くなり潤滑機能が低下する。これにより、潤滑
部における機械損失(動力損失)の増大及び摩耗による
寿命が短くなるという問題が生じる。
As described above, the lubricating oil sent to the mechanical sliding portion in the crank chamber 5 for lubrication is in contact with the He filled in the crank chamber 5, and the lubricating oil is used as a working gas. The phenomenon that is melted occurs. As a result, the viscosity of the lubricating oil decreases and the lubricating function decreases. As a result, there arises a problem that the mechanical loss (power loss) in the lubrication part increases and the life is shortened due to wear.

【0028】特に、運転休止後、運転を立ち上げる際
に、装置全体の温度が低い状態では、摺動部の摩擦が増
大し、機械損失(動力損失)が増え、摩耗による寿命も
短くなる。
In particular, when the operation is started after the operation is stopped and the temperature of the entire apparatus is low, the friction of the sliding portion is increased, the mechanical loss (power loss) is increased, and the life due to wear is shortened.

【0029】そこで本発明は、潤滑油として、作動ガス
が溶け込まない相溶性のない潤滑油を使用する。スター
リングエンジンでは作動ガスとして、分子量の小さい気
体として通常、作動ガスとしてHe等を使用するが、H
eの場合は、Heと相溶性のない鉱物油(例.3GSD
モリブデン鉱油等)、エーテル油、エステル油、アルキ
ルベンゼン油等を利用する。
Therefore, in the present invention, as the lubricating oil, the incompatible lubricating oil into which the working gas is not dissolved is used. In a Stirling engine, He or the like is usually used as a working gas as a working gas having a small molecular weight.
In the case of e, mineral oil that is not compatible with He (eg, 3 GSD
Molybdenum mineral oil, etc.), ether oil, ester oil, alkylbenzene oil, etc. are used.

【0030】作動ガスとして、He以外にも、水素ガ
ス、窒素ガス等の使用も考えられるが、その場合は、水
素ガス、窒素ガス等が溶け込まない、即ち相溶性のない
潤滑油が利用される。
As the working gas, it is possible to use hydrogen gas, nitrogen gas, etc. in addition to He. In that case, hydrogen gas, nitrogen gas, etc. are not dissolved, that is, incompatible lubricating oil is used. .

【0031】本発明では、このような相溶性のない潤滑
油を使用することにより、作動ガスが潤滑油に溶け込
み、潤滑油の粘度が低下することを防止し、潤滑油の粘
度低下に基づく摺動部の摩擦の増大を防止することがで
きる。
In the present invention, by using such an incompatible lubricating oil, it is possible to prevent the working gas from dissolving in the lubricating oil and to reduce the viscosity of the lubricating oil. It is possible to prevent the friction of the moving part from increasing.

【0032】(作用)次に、本発明の上記実施例のスタ
ーリング冷凍機の作用を説明する。モータ6によってク
ランクシャフト7が正方向に回転し、クランク室5内の
クランク部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.

【0033】膨張ピストン25が90度先行して上死点
付近でゆっくりと移動中、圧縮ピストン19は中間付近
を上死点に向かって急速に移動して作動ガスの圧縮動作
を行う。圧縮された作動ガスは、連通孔33及びマニホ
ールド32を通り放熱用熱交換器29の細溝35内に流
入し、放熱路38を流れる冷却水に放熱する。さらに作
動ガスは、再生器30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 into the narrow groove 35 of the heat radiating heat exchanger 29 through the communication hole 33 and the manifold 32, and radiates heat to the cooling water flowing through the heat radiating passage 38. Further, the working gas is cooled by the cold heat stored in the regenerator 30, passes through the narrow groove 45, and flows into the low temperature chamber 26 (expansion space).

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

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

【0036】そして、冷却用熱交換器において冷却され
た冷熱冷媒は、流出パイプ64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65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 64 to various cold heat utilization 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 65 and is cooled again.

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

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

【0039】スターリング冷凍機の運転が開始される
と、クランクシャフト7の潤滑油供給通路52から潤滑
油がクランク部12、13とコネクティングロッド8、
9との摺動部に送られ、さらに、潤滑油はコンロッド
8、9の潤滑油供給通路55、56からコンロッド8、
9とクロスガイドヘッド10、11の連結ピン10’、
11’の摺動部に送られ潤滑が行われる。
When the operation of the Stirling refrigerator is started, the lubricating oil is supplied from the lubricating oil supply passage 52 of the crankshaft 7 to the crank portions 12 and 13 and the connecting rod 8.
9 is sent to the sliding portion with the connecting rod 9, and the lubricating oil is further supplied from the lubricating oil supply passages 55, 56 of the connecting rods 8, 9 to the connecting rod 8,
9 and the connecting pin 10 'of the cross guide heads 10 and 11,
It is sent to the sliding part 11 'and lubricated.

【0040】ところで、本発明では、潤滑油として、作
動ガスが溶け込まない相溶性のない潤滑油を使用するの
で、作動ガスが潤滑油に溶け込むようなことがない。こ
れによって、潤滑油の粘度が低下するということがな
い。
By the way, in the present invention, since the incompatible lubricating oil in which the working gas does not dissolve is used as the lubricating oil, the working gas does not dissolve in the lubricating oil. This does not reduce the viscosity of the lubricating oil.

【0041】このため、スターリング冷凍機の運転、特
に冷凍機の運転立ち上げの際のクランク室内における温
度が低い時でも、上記機械的な摺動部等における摩擦に
よる機械損失が増大することを防止し、又摩耗による寿
命の低下などが発生することが防止できる。
Therefore, even when the temperature in the crank chamber is low at the time of operating the Stirling refrigerator, particularly when starting up the refrigerator, it is possible to prevent an increase in mechanical loss due to friction in the mechanical sliding portion. In addition, it is possible to prevent the life from being shortened due to abrasion.

【0042】以上、本発明に係るスターリング冷凍機の
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 embodiment of the Stirling refrigerator according to the present invention has been described above based on the embodiments, but the present invention is
Needless to say, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various embodiments are possible within the scope of the technical matters described in the claims.

【0043】[0043]

【発明の効果】本発明は以上のような構成であるから、
スターリング冷凍機のクランク室における作動ガスと潤
滑油との相溶性に起因する潤滑機能低下を防止すること
ができ、この結果、作動ガスの溶け込みによる潤滑油の
潤滑機能の低下を防止し、摺動部における機械損失(動
力損失)の増大及び摩耗による寿命が短くなることを防
止することができる。
Since the present invention is constructed as described above,
It is possible to prevent the deterioration of the lubricating function due to the compatibility of the working gas and the lubricating oil in the crank chamber of the Stirling refrigerator, and as a result, to prevent the deterioration of the lubricating function of the lubricating oil due to the penetration of the working gas and to prevent sliding It is possible to prevent an increase in mechanical loss (power loss) in the part and a reduction in life due to wear.

【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クランク室
の要部を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a main part of a crank chamber 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 10’、11’ 連結ピン 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 放熱用熱交換ハウジング 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 放熱用熱交換ハウジング放熱フィンとの間の放
熱路 39 蓋板 40 冷却水路 41 入口 42 放熱路に冷却水の流入口 43 冷却水路の流出口 44 冷却用熱交換ハウジング 45 冷却用熱交換ハウジング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 潤滑供給通路 53、54 潤滑油孔 55、56 潤滑供給通路
1 Stirling Refrigerator 2 Housing 3 Partition Wall 4 Motor Chamber 5 Crank Chamber 6 Motor 7 Crank Shafts 8, 9 Connecting Rods 10, 11 Cross Guide Heads 10 ', 11' Connecting Pins 12, 13 Cranks 14 Seats 15 Cylinder Blocks 16 Bolts 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 expansion piston 26 upper space (expansion space) is low temperature Chamber 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 Heat dissipation housing 35 for heat dissipation Inner surface of heat exchanger tube Fine groove for working gas flow path 36 Radiating fins 37 Heat exchanger tube 38 Radiating heat exchange housing Radiating path between radiation fins 39 Lid plate 40 Cooling water passage 41 Inlet 42 Cooling water inlet 43 to cooling passage 43 Cooling water passage Outlet 44 of cooling heat exchange housing 45 a plurality of fine grooves on the inner surface of the cooling heat exchange housing 46 working gas flow passage 47 cooling fins 48 buffer space (buffer chamber) 49 pipe 51 buffer tank 52 lubrication supply passages 53, 54 lubrication Oil holes 55, 56 Lubrication supply passage

───────────────────────────────────────────────────── 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 Fターム(参考) 3H003 AA02 AC03 BD00 CD04    ─────────────────────────────────────────────────── ─── 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. F-term (reference) 3H003 AA02 AC03 BD00 CD04

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スターリング冷凍機の作動ガスと相溶
性のない潤滑油が使用されており、作動ガスが潤滑油に
溶け込まない状態で摺動部が潤滑されることを特徴とす
るスターリング冷凍機。
1. A Stirling refrigerator, wherein a lubricating oil that is incompatible with the working gas of the Stirling refrigerator is used, and the sliding portion is lubricated in a state where the working gas does not dissolve in the lubricating oil.
【請求項2】 上記作動ガスはヘリウムであり、上記
潤滑油は上記ヘリウムと相溶性のない鉱物油、エーテル
油、エステル油又はアルキルベンゼン油であることを特
徴とする請求項1記載のスターリング冷凍機。
2. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein the working gas is helium, and the lubricating oil is mineral oil, ether oil, ester oil or alkylbenzene oil which is incompatible with the helium. .
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006003871A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Booster pump and storage tank for low-temperature fluid comprising same
CN115516205A (en) * 2020-05-04 2022-12-23 诺沃皮尼奥内技术股份有限公司 Reciprocating compressor with sheath around piston rod

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006003871A1 (en) * 2004-06-30 2006-01-12 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Booster pump and storage tank for low-temperature fluid comprising same
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