JP2006105514A - Sound eliminating structure and stirling cooling box - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、消音構造およびスターリング冷却庫(Stirling Refrigerator/Freezer)に関し、特に、スターリング機関に起因する騒音を低減する消音構造および該消音構造を備えたスターリング冷却庫に関する。 The present invention relates to a silencing structure and a Stirling Refrigerator / Freezer, and more particularly to a silencing structure for reducing noise caused by a Stirling engine and a Stirling refrigerator equipped with the silencing structure.
逆スターリングサイクルによる熱交換を冷却庫に適用したものとして、たとえば、特開2003−50073号公報(従来例1)に記載されたものなどが挙げられる。 As what applied the heat exchange by a reverse Stirling cycle to a refrigerator, what was described in Unexamined-Japanese-Patent No. 2003-50073 (conventional example 1) etc. are mentioned, for example.
従来例1においては、逆スターリングサイクルによる作動ガスの圧縮熱を外部に放熱するための高温部と、逆スターリングサイクルによる作動ガスの膨張熱を外部から吸熱するための低温部と、低温部に熱的に結合された低温側凝縮器および複数の低温側蒸発器をサーモサイフォンを構成するように連結した閉回路からなる低温側循環回路とを備え、低温部の冷熱を搬送する冷熱搬送媒体を低温側循環回路内に封入したことを特徴とするスターリング冷凍システムが開示されている。 In Conventional Example 1, the high temperature part for radiating the compression heat of the working gas due to the reverse Stirling cycle to the outside, the low temperature part for absorbing the expansion heat of the working gas due to the reverse Stirling cycle from the outside, and the heat at the low temperature part A low-temperature side circulation circuit comprising a closed circuit in which a low-temperature side condenser and a plurality of low-temperature side evaporators connected to form a thermosyphon are connected to each other, and a low-temperature heat transfer medium that conveys cold heat in a low-temperature part A Stirling refrigeration system is disclosed that is enclosed in a side circulation circuit.
一方、騒音を低減するための手段として、ヘルムホルツ共鳴器が従来から知られている。 On the other hand, a Helmholtz resonator is conventionally known as a means for reducing noise.
たとえば、特開平10−306972号公報(従来例2)においては、ヘルムホルツ共鳴器により冷蔵庫の機械室に設けられたファン装置の騒音を低減する技術が開示されている。 For example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-306972 (conventional example 2) discloses a technique for reducing noise of a fan device provided in a machine room of a refrigerator by a Helmholtz resonator.
また、特開昭59−52299号公報(従来例3)においては、圧縮機を覆うようにして設けられた吸音材および室外ユニットの外箱の内面に貼付けられた吸音材またはそのいずれか一方の圧縮機対向面に多数の穴を互いに適当間隔をおいて形成し、その各穴の奥に各穴より若干大きい小容積空間を形成したことを特徴とする空気調和機の吸音装置が開示されている。 In JP-A-59-52299 (conventional example 3), a sound absorbing material provided so as to cover the compressor and / or a sound absorbing material attached to the inner surface of the outer box of the outdoor unit. Disclosed is a sound absorbing device for an air conditioner characterized in that a large number of holes are formed at appropriate intervals on the compressor facing surface, and a small volume space slightly larger than each hole is formed at the back of each hole. Yes.
また、特開平11−259076号公報(従来例4)においては、遮音用パネルの音源側に装備される多孔質材からなる吸音材の内部に設けられた容積室と、該容積室に連通し吸音材の音源側に向けて開口する直管部とからなるヘルムホルツ型共鳴構造が開示されている。 In JP-A-11-259076 (conventional example 4), a volume chamber provided inside a sound absorbing material made of a porous material provided on the sound source side of the sound insulation panel, and a communication with the volume chamber are provided. There is disclosed a Helmholtz resonance structure including a straight pipe portion that opens toward a sound source side of a sound absorbing material.
また、特開2001−41020号公報(従来例5)においては、互いに平行に、かつ、一定方向に延在し、高さが異なる複数の突条部が形成され、これらの突条部がその延長方向と直交する方向において一定の台形断面形状を有し、その天板部にオリフィス孔が一定の間隔で開設され、突条部と基材との間に形成される空洞にオリフィス孔と各オリフィス孔の中間位置で仮想的な隔壁によって仕切られた共鳴洞とにより複数のヘルムホルツ共鳴器が構成されることを特徴とする吸音構造が開示されている。 Further, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-41020 (conventional example 5), a plurality of protrusions extending in parallel to each other in a certain direction and having different heights are formed. It has a constant trapezoidal cross-sectional shape in the direction orthogonal to the extension direction, and orifice holes are opened at a fixed interval in the top plate portion, and each of the orifice holes and the respective holes are formed in a cavity formed between the ridge portion and the substrate. A sound-absorbing structure is disclosed in which a plurality of Helmholtz resonators are constituted by resonance cavities partitioned by virtual partitions at an intermediate position of the orifice hole.
さらに、特開平5−158484号公報(従来例6)においては、第1の吸音材と、第1の吸音材の上に配置され該第1の吸音材の相対する面の面積より面積が小さい遮蔽板と、その遮蔽板の上に配置された第2の吸音材とを堆積して構成し、第1と第2吸音材の側面および第1の吸音材の底面と覆うようにキャビネットを設けた吸音体が開示されている。
しかしながら、上記のようなスターリング冷凍システムにおいては、以下のような問題があった。 However, the above Stirling refrigeration system has the following problems.
従来例1において、スターリング冷凍機(スターリング機関)を作動させると、騒音が発生する。この騒音は、スターリング冷却庫(スターリング機関搭載機器)を使用する際にユーザに不快感を与えるなどの問題を生ずる。 In Conventional Example 1, when a Stirling refrigerator (Stirling engine) is operated, noise is generated. This noise causes problems such as making the user feel uncomfortable when using the Stirling cooler (Stirling engine-equipped device).
なお、従来例2〜6に係るヘルムホルツ共鳴器は、スターリング機関に適用されたものではなく、従来例2〜6において、格納室内に設置されたスターリング機関の騒音を効果的に低減する構成は開示されていない。 The Helmholtz resonators according to the conventional examples 2 to 6 are not applied to the Stirling engine. In the conventional examples 2 to 6, the configuration for effectively reducing the noise of the Stirling engine installed in the storage chamber is disclosed. It has not been.
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、スターリング機関から生じる音を低減する消音構造および該消音構造を備えたスターリング冷却庫を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a silencing structure that reduces sound generated from a Stirling engine and a Stirling refrigerator equipped with the silencing structure. .
本発明に係る消音構造は、バランスマスを有するフリーピストン型スターリング機関から生じる音を低減する消音構造であって、スターリング機関を受け入れる格納室と、格納室のバランスマスに対向する壁部の内側に設けられ、開口部を有する隔壁部と、壁部と隔壁部との間に挟まれるように形成された吸音部とを備える。 The silencing structure according to the present invention is a silencing structure that reduces noise generated from a free piston type Stirling engine having a balance mass, and is provided inside a storage chamber that receives the Stirling engine, and a wall portion facing the balance mass of the storage chamber. And a partition part provided with an opening, and a sound absorbing part formed so as to be sandwiched between the wall part and the partition part.
本構成によれば、簡単な構造でスターリング機関の騒音を低減することが可能になる。また、バランスマス近傍からは、より大きな音が生じる傾向にある。これに対向する壁部上に消音構造を設けることで、効率よく消音効果を高めることができる。 According to this configuration, it is possible to reduce the noise of the Stirling engine with a simple structure. Further, there is a tendency that a louder sound is generated near the balance mass. By providing a silencing structure on the wall facing this, the silencing effect can be enhanced efficiently.
消音構造における吸音部は、吸音材が設けられ、第1の周波数の音に対して作用する第1部分と、吸音材が設けられ、第2の周波数の音に対して作用する第2部分とを有することが好ましい。 The sound absorbing part in the sound deadening structure is provided with a sound absorbing material, a first part that acts on the sound of the first frequency, and a second part that is provided with the sound absorbing material and acts on the sound of the second frequency, It is preferable to have.
フリーピストン型のスターリング機関から発せられる音は、エンジン周波数の整数倍の周波数において比較的音圧レベルが高くなる傾向にある。上記構成によれば、この特定の周波数の音を選択的に低減することで、消音効果を高めることができる。 The sound emitted from a free piston type Stirling engine tends to have a relatively high sound pressure level at a frequency that is an integral multiple of the engine frequency. According to the said structure, the muffling effect can be heightened by selectively reducing the sound of this specific frequency.
上記隔壁部上に吸音材が設けられてもよい。これにより、隔壁部上での音の反射を抑制して、格納室内のこもり音を低減することができる。 A sound absorbing material may be provided on the partition wall. Thereby, reflection of the sound on the partition wall can be suppressed, and the muffled sound in the storage chamber can be reduced.
本発明に係るスターリング冷却庫は、上述した消音構造とスターリング機関としてのスターリング冷凍機とを備える。 A Stirling refrigerator according to the present invention includes the above-described sound deadening structure and a Stirling refrigerator as a Stirling engine.
上記消音構造によれば、スターリング機関の騒音を効果的に低減することができる。したがって、騒音が低減されたスターリング冷却庫が提供される。 According to the silencing structure, the noise of the Stirling engine can be effectively reduced. Therefore, a Stirling cooler with reduced noise is provided.
本発明によれば、スターリング機関の騒音を効果的に低減することができる。 According to the present invention, the noise of the Stirling engine can be effectively reduced.
以下に、本発明に基づく消音構造およびスターリング冷却庫の実施の形態について、図1から図6を用いて説明する。 In the following, an embodiment of a silencing structure and a Stirling refrigerator according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
なお、本願明細書において、「冷却庫」とは、「冷蔵庫」、「冷凍庫」および「冷凍冷蔵庫」の全てを含む概念である。 In the present specification, the “cooling box” is a concept including all of “refrigerator”, “freezer”, and “freezer refrigerator”.
また、本実施の形態においては、スターリング冷凍機を備えたスターリング機関搭載機器としてのスターリング冷却庫について説明するが、本発明に係る消音構造が設けられるスターリング機関搭載機器は、スターリング冷却庫に限定されるものではない。スターリング機関は、たとえば、発電機としても用いられる。 Further, in the present embodiment, a Stirling cooler as a Stirling engine mounted device provided with a Stirling refrigerator will be described. However, the Stirling engine mounted device provided with the sound deadening structure according to the present invention is limited to the Stirling cooler. It is not something. The Stirling engine is also used as a generator, for example.
図1は、本発明の1つの実施の形態に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。 FIG. 1 is a piping system diagram of a Stirling cooler according to one embodiment of the present invention.
本実施の形態に係るスターリング冷却庫1は、図1に示すように、放熱部2と吸熱部3とを有するスターリング冷凍機4(スターリング機関)と、放熱部2に取付けられた高温側蒸発器5、高温側凝縮器7およびパイプ2A,2Bを含む第1高温側循環回路(第1循環回路)と、高温側蒸発器5、循環ポンプ6、発露防止パイプ9およびパイプ2C,2D,2E,2Fを含む第2高温側循環回路(第2循環回路)と、吸熱部3に取付けられた低温側凝縮器10、低温側蒸発器11およびパイプ3A,3Bを含む低温側循環回路とを備える。第1高温側循環回路は、スターリング冷凍機4の放熱部2の冷却を行ない、第2高温側循環回路は、発露防止パイプ9に熱を供給する。また、低温側循環回路は、冷却庫内の空気とスターリング冷凍機4の吸熱部3との熱交換を行なう。
As shown in FIG. 1, the Stirling refrigerator 1 according to the present embodiment includes a Stirling refrigerator 4 (Stirling engine) having a
第1と第2高温側循環回路内には水(H2O)などが冷媒として封入されている。高温側蒸発器5において蒸発した冷媒はパイプ2A(高温側導管)を介して高温側凝縮器7に達する(図1中の破線矢印)。高温側凝縮器7において外気との熱交換が行なわれることで冷媒が凝縮する。この熱交換を促進するために、高温側凝縮器7近傍に気流を生じさせるファン8が設けられている。凝縮した冷媒は、パイプ2B(高温側戻り管)を介して高温側蒸発器5に戻る。第1高温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、放熱部2で発生した熱を伝達することができるように、高温側凝縮器7が高温側蒸発器5より上方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。
Water (H 2 O) or the like is sealed as a refrigerant in the first and second high temperature side circulation circuits. The refrigerant evaporated in the high
一方、高温側蒸発器5の下部には、パイプ2Cが接続されている。高温側蒸発器5からパイプ2Cに液相の冷媒が流入する。パイプ2Cに流入した冷媒は、パイプ2Dを介して、スターリング冷凍機4よりも下方に設けられた循環ポンプ6に達する。循環ポンプ6から吐出された冷媒は、パイプ2Eを介して発露防止パイプ9に送られる。ここで、発露防止パイプ9内を流れる冷媒は、スターリング冷凍機4の放熱部2から与えられた熱により比較的高温に保たれている。したがって、発露防止パイプ9を冷却庫の前面に配置することで、ドア部等における発露を抑制することができる。発露防止パイプ9内を流れた冷媒は、パイプ2Fを介して高温側蒸発器5内に戻る。このように、第2循環回路においては、循環ポンプ6による強制循環が行なわれている。
On the other hand, a
低温側循環回路内には二酸化炭素や炭化水素などが冷媒として封入されている。低温側凝縮器10において凝縮した冷媒はパイプ3A(低温側導管)を介して低温側蒸発器11に達する。低温側蒸発器11において冷媒が蒸発することで熱交換が行なわれる。この熱交換を促進するために、低温側蒸発器11近傍に気流を生じさせるファン12が設けられている。熱交換の後、ガス化された冷媒は、パイプ3B(低温側戻り管)を介して低温側凝縮器10に戻る。低温側循環回路においては、このように、冷媒の蒸発と凝縮とによる自然循環を利用して、吸熱部3で発生した冷熱を伝達することができるように、低温側蒸発器11が低温側凝縮器10より下方に配置されている。また、冷媒の沸点を調整するために、循環回路系内の圧力が調整されている。
Carbon dioxide, hydrocarbons, and the like are sealed as refrigerant in the low-temperature side circulation circuit. The refrigerant condensed in the low
スターリング冷凍機4を作動させると、該冷凍機4の放熱部2で発生した熱が、高温側凝縮器7を介して空気と熱交換される。一方、スターリング冷凍機4の吸熱部3で発生した冷熱は、低温側蒸発器11を介して冷却庫内の空気と熱交換される。冷却庫内からの暖かくなった気流は、再び低温側蒸発器11近傍に送られ、繰り返し冷却される。
When the Stirling refrigerator 4 is operated, the heat generated in the
スターリング冷凍機4を作動させる際、該冷凍機4の振動による騒音が発生する。したがって、この騒音を低減するための消音構造を設けることが好ましい。 When the Stirling refrigerator 4 is operated, noise due to vibration of the refrigerator 4 is generated. Therefore, it is preferable to provide a silencing structure for reducing this noise.
図2は、冷却庫本体1Aに設けられた消音構造の一例を示した図である。図2を参照して、スターリング冷凍機4は、機械室31(格納室)内に設けられる。機械室31の内側(内壁上)には、開口部32Aを有する隔壁部32が設けられる。機械室31の壁部と隔壁部32との間に挟まれるように吸音部33が形成される。
FIG. 2 is a diagram illustrating an example of a silencing structure provided in the refrigerator
隔壁部32と吸音部33とは一般によく知られたヘルムホルツ共鳴器を構成する。ヘルムホルツ共鳴器によれば、開口部32Aの大きさや該開口部32Aに対応する吸音部33の容積などを変化させることで、特定の周波数の騒音を効果的に低減することができる。
The
ところで、本実施の形態に係るスターリング冷凍機4から発せられる音は、図5に示すように、約70Hz(=f0)、約140Hz(=2f0)、約280Hz(=4f0)のピーク周波数(音圧レベルが極大となる周波数)を有する。なお、f0,2f0,4f0の音圧レベルの比はおよそ0.6:1:1である。ここで、f0は、スターリング冷凍機4におけるピストンの駆動周波数(以下、エンジン周波数と称する場合がある。)である。一般に、フリーピストン型スターリング機関の騒音は、エンジン周波数の整数倍(たとえば×1,×2,×4)近傍のピーク周波数を有する傾向にあるといわれている。したがって、これらのピーク周波数近傍の音に対してヘルムホルツ共鳴器が作用するように開口部32Aの大きさや吸音部33の容積を調整することで、スターリング冷却庫の騒音を効果的に低減することができる。特に、従来効果的な消音構造が提供されていなかった比較的低い周波数(たとえば50Hz以上500Hz以下程度)のこもり音を効率よく低減することが可能になる。なお、上記ピーク周波数の値は、各々のスターリング機関の特性により変化するものであり、上記値には限定されない。また、ピーク周波数の数や各々のピーク周波数における音圧レベルについても、上記のように限定されず、スターリング機関の特性によって変化する。
By the way, as shown in FIG. 5, the sound emitted from the Stirling refrigerator 4 according to the present embodiment has peak frequencies (sounds) of about 70 Hz (= f0), about 140 Hz (= 2f0), and about 280 Hz (= 4f0). The frequency at which the pressure level is maximized). Note that the ratio of the sound pressure levels of f0, 2f0, and 4f0 is approximately 0.6: 1: 1. Here, f0 is a driving frequency of the piston in the Stirling refrigerator 4 (hereinafter sometimes referred to as an engine frequency). In general, it is said that the noise of a free piston type Stirling engine tends to have a peak frequency in the vicinity of an integer multiple of the engine frequency (for example, x1, x2, x4). Therefore, the noise of the Stirling refrigerator can be effectively reduced by adjusting the size of the
ところで、本願発明者の検討により、以下のことが明らかになった。 By the way, the following has been clarified by the study of the present inventor.
バランスマス29は、スターリング冷凍機4内部のピストンやディスプレーサの動きに伴って振動する。したがって、バランスマス29近傍からは、より大きな音が生じる傾向にある。また、バランスマス29の振動方向は主にピストンおよびディスプレーサの振動方向(図2における左右方向)であるため、この振動による空気の粗密(すなわち音波)は、スターリング冷凍機4の無い図2中の右方向に優先的に進行する。
The
これに対し、図2に示す例では、隔壁部32は、バランスマス29に近い位置に設けられている。具体的には、隔壁部32は、バランスマス29に対向する機械室31の壁部に沿って吸音部33を形成するように機械室31の内壁に沿って設けられている。換言すると、隔壁部32は、バランスマス29の主面と向かい合うように設けられている。つまり、ヘルムホルツ共鳴器は、スターリング冷凍機4のピストンおよびディスプレーサの振動方向と交差する方向(ここでは、直交する方向)に延在する。また、ヘルムホルツ共鳴器は、バランスマス29と対向する壁部の全体に亘って設けられている。本構成によれば、上記音波を効果的にヘルムホルツ共鳴器に導くことができる。また、ヘルムホルツ共鳴器をバランスマス29に近づけることで、騒音が拡散する前に該騒音を低減することができるので、消音効果を高めることができる。
On the other hand, in the example shown in FIG. 2, the
図3は、図2に示す消音構造の変形例を示した図である。図3に示す例では、図2に示す例よりも広い範囲、具体的には機械室31の上面からバランスマス29側の側面を経て該機械室31の下面に至るまでの範囲にヘルムホルツ共鳴器が配置されている。換言すると、隔壁部32は、バランスマス29を囲むように設けられている。つまり、ヘルムホルツ共鳴器は、スターリング冷凍機4のピストンおよびディスプレーサの振動方向に沿って延在する部分と該振動方向に交差する方向(ここでは、直交する方向)に延在する部分とを有する。また、ヘルムホルツ共鳴器は、バランスマス29の主面および側面と向かい合うように設けられている。本構成によれば、若干のコスト高となるものの、消音効果を高めることができる。
FIG. 3 is a view showing a modification of the silencing structure shown in FIG. In the example shown in FIG. 3, the Helmholtz resonator has a wider range than the example shown in FIG. 2, specifically, the range from the upper surface of the
なお、ヘルムホルツ共鳴器を設置する範囲は適宜変更可能であり、図2,図3に示す範囲に限定されない。たとえば、機械室31の内壁全面に亘ってヘルムホルツ共鳴器を設置してもよい。
The range in which the Helmholtz resonator is installed can be changed as appropriate, and is not limited to the range shown in FIGS. For example, a Helmholtz resonator may be installed over the entire inner wall of the
上述したように、スターリング冷凍機4からの騒音は、複数のピーク周波数を有する。これに対し、本実施の形態に係るヘルムホルツ共鳴器は、第1の周波数(たとえば図5におけるf0)の音に対して作用する部分(第1部分)と、第2の周波数(たとえば図5における2f0)の音に対して作用する部分(第2部分)と、第3の周波数(たとえば図5における4f0)の音に対して作用する部分(第3部分)とを有する。この構成により、ピーク周波数の音を選択的に低減し、消音効果を高めることができる。 As described above, the noise from the Stirling refrigerator 4 has a plurality of peak frequencies. On the other hand, the Helmholtz resonator according to the present embodiment has a portion (first portion) that acts on a sound having a first frequency (for example, f0 in FIG. 5) and a second frequency (for example, in FIG. 5). 2f0) (second portion) and a third frequency (for example, 4f0 in FIG. 5) portion (third portion). With this configuration, it is possible to selectively reduce the peak frequency sound and enhance the silencing effect.
図4は、図2,図3に示されるヘルムホルツ共鳴器を拡大して示した図である。図4を参照して、ヘルムホルツ共鳴器(消音構造)は、機械室の壁面(冷却庫本体1A)上に吸音部33を介して隔壁部32が設けられた積層構造を有する。隔壁部32に形成された複数の開口部32A間における吸音部33には仕切りが設けられていないが、各々の開口部32Aに対応する吸音部33の範囲は、図4中の破線(複数の開口部32Aのほぼ中心)のように自ずと決定される。したがって、機械室31の内壁上に吸音材(または空気層)および1枚の隔壁を重ねるだけで、L1×L2(図4参照)の大きさの共鳴部を有する複数のヘルムホルツ共鳴器を並べたものと等価な消音構造が容易に得られる。図4に示す例では、複数の開口部32Aの大きさを互いに異ならせている。これにより、複数のピーク周波数の音に作用する部分が形成される。
FIG. 4 is an enlarged view of the Helmholtz resonator shown in FIGS. Referring to FIG. 4, the Helmholtz resonator (noise reduction structure) has a laminated structure in which a
本実施の形態においては、騒音のピーク周波数が3つであることに応じて上記の第1〜第3部分が設けられたが、この数は適宜変更が可能である。たとえば、ピーク周波数が2つである場合には、第1と第2部分のみを設けてもよいし、ピーク周波数が4つであれば、第1〜第3部分に加えてさらに第4部分を設けてもよい。また、ピーク周波数が3つであっても、そのうちの2つの周波数の音に作用する第1と第2部分のみを設けてもよい。 In the present embodiment, the first to third portions described above are provided according to the fact that there are three noise peak frequencies, but this number can be changed as appropriate. For example, when there are two peak frequencies, only the first and second portions may be provided, and when the peak frequency is four, in addition to the first to third portions, a fourth portion is further added. It may be provided. Moreover, even if there are three peak frequencies, only the first and second portions that act on the sound of two frequencies may be provided.
吸音部33は、空気層であってもよいし、その内部にグラスウールなどの吸音材が設けられてもよい。吸音材を配置することにより、ヘルムホルツ共鳴器の共鳴周波数以外の領域の騒音も低減することができるようになる。また、開口部32Aごとにその周辺に設けられる吸音材を異ならせることにより、共鳴周波数を異ならせてもよい。
The
隔壁部32上に吸音材(図示せず)が設けられることが好ましい。これにより、隔壁部32上での音の反射を抑制して、機械室31内のこもり音を低減することができる。また、隔壁部32自体を金属製の吸音部材で構成しても、同様の効果が得られる。
A sound absorbing material (not shown) is preferably provided on the
また、機械室の外壁上には、遮音材が設けられていることが好ましい。これにより、機械室外部への放射音を低減することができる。 Moreover, it is preferable that a sound insulating material is provided on the outer wall of the machine room. Thereby, the radiation sound to the machine room exterior can be reduced.
以上に説明した消音構造によれば、スターリング機関の騒音を効果的に低減することができる。したがって、騒音が低減されたスターリング冷却庫(スターリング機関搭載機器)が提供される。 According to the silencing structure described above, the noise of the Stirling engine can be effectively reduced. Therefore, a Stirling cooler (Stirling engine-equipped device) with reduced noise is provided.
次に、図6を用いて、スターリング冷凍機4の構造の一例およびその動作について説明する。 Next, an example of the structure of the Stirling refrigerator 4 and its operation will be described with reference to FIG.
図6に示すように、本実施の形態のスターリング冷凍機4は、フリーピストン型のスターリング機関であって、ケーシング30と、該ケーシング30に組付けられたシリンダ13と、シリンダ13内で往復動するピストン14およびディスプレーサ15と、再生器16と、圧縮空間17Aと膨張空間17Bとを含む作動空間17と、放熱部2と、吸熱部3と、ピストン駆動手段としてのリニアモータ23と、ピストンスプリング24と、ディスプレーサスプリング25と、ディスプレーサロッド26と、背圧空間27とを備える。
As shown in FIG. 6, the Stirling refrigerator 4 of the present embodiment is a free piston type Stirling engine, and includes a
図6の例では、スターリング冷凍機4の外殻体(外壁)は、単一の容器で構成されず、背圧空間27側に位置するケーシング30(ベッセル部分)と、作動空間17側に位置する放熱部2、チューブ18Aおよび吸熱部3とで主に構成される。ケーシング30は、背圧空間27を規定する。ケーシング30には、シリンダ13、リニアモータ23、ピストンスプリング24およびディスプレーサスプリング25をはじめとする種々の部品が組付けられる。上記外殻体の内部には、ヘリウムガスや水素ガス、窒素ガスなどの作動媒体が充填される。
In the example of FIG. 6, the outer shell (outer wall) of the Stirling refrigerator 4 is not formed of a single container, and is positioned on the
シリンダ13は、略円筒状の形状を有し、内部にピストン14とフリーピストンとしてのディスプレーサ15とを往復動可能に受け入れる。シリンダ13内において、ピストン14とディスプレーサ15とは同軸上に間隔をあけて配置され、このピストン14およびディスプレーサ15によってシリンダ13内の作動空間17が圧縮空間17Aと膨張空間17Bとに区画される。より詳しくは、作動空間17は、ピストン14におけるディスプレーサ15側の端面よりもディスプレーサ15側に位置する空間であり、ピストン14とディスプレーサ15との間に圧縮空間17Aが形成され、ディスプレーサ15と吸熱部3との間に膨張空間17Bが形成される。圧縮空間17Aは主に放熱部2によって囲まれ、膨張空間17Bは主に吸熱部3によって囲まれている。
The
圧縮空間17Aと膨張空間17Bとの間には、チューブ18Aの内周面上に所定の隙間を有しながらフィルムが巻回されてなる再生器16が配設されており、この再生器16を介して圧縮空間17Aと膨張空間17Bとが連通する。それにより、スターリング冷凍機4内に閉回路が構成される。この閉回路内に封入された作動媒体が、ピストン14およびディスプレーサ15の動作に合わせて流動することにより、後述する逆スターリングサイクルが実現される。
Between the
シリンダ13の外側に位置する背圧空間27にはリニアモータ23が配設される。リニアモータ23は、インナーヨーク20と、可動マグネット部21と、アウターヨーク22とを有し、このリニアモータ23によって、シリンダ13の軸方向にピストン14が駆動される。
A
ピストン14の一端は、板バネなどで構成されるピストンスプリング24と接続される。該ピストンスプリング24は、ピストン14に弾性力を付与する弾性力付与手段として機能する。該ピストンスプリング24に弾性力を付加することにより、シリンダ13内でピストン14をより安定して周期的に往復動させることが可能となる。ディスプレーサ15の一端は、ディスプレーサロッド26を介してディスプレーサスプリング25と接続される。ディスプレーサロッド26はピストン14を貫通して配設され、ディスプレーサスプリング25は板バネなどで構成される。該ディスプレーサスプリング25の周縁部と、ピストンスプリング24の周縁部は、リニアモータ23からピストン14の背圧空間27側(以下、後方と称する場合がある。)に延びる支持部材により支持される。
One end of the
ピストン14に対しディスプレーサ15と反対側には、ケーシング30によって囲まれた背圧空間27が配設されている。背圧空間27は、ケーシング30内でピストン14の周囲に位置する外周領域と、ケーシング30内でピストン14よりもピストンスプリング24側(後方側)に位置する後方領域とを含む。この背圧空間27内にも、作動媒体が存在する。
A
放熱部2、吸熱部3の内周面上には、それぞれ熱交換器18と熱交換器19とが設けられる。熱交換器18,19は、それぞれ、圧縮空間17A,膨張空間17Bと放熱部2,吸熱部3との間の熱交換を行なう。
A
ケーシング30の後方側には、板バネ28を介してバランスマス29が取付けられている。バランスマス29は、ピストン14やディスプレーサ15が振動することによって生じるケーシング30の振動を吸収する質量部材である。具体的には、ピストン14やディスプレーサ15が振動することによってケーシング30に振動が生じた場合に、このケーシング30の振動に対して追従するようにバランスマス29が振動することにより、スターリング冷凍機4の振動が低減される。
A
次に、このスターリング冷凍機4の動作について説明する。 Next, the operation of the Stirling refrigerator 4 will be described.
まず、リニアモータ23を作動させてピストン14を駆動する。リニアモータ23によって駆動されたピストン14は、ディスプレーサ15に接近し、圧縮空間17A内の作動媒体(作動ガス)を圧縮する。
First, the
ピストン14がディスプレーサ15に接近することにより、圧縮空間17A内の作動媒体の温度は上昇するが、放熱部2によってこの圧縮空間17A内に発生した熱が外部へと放出される。そのため、圧縮空間17A内の作動媒体の温度はほぼ等温に維持される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルにおける等温圧縮過程に相当する。
As the
ピストン14がディスプレーサ15に接近した後にディスプレーサ15は吸熱部3側に移動する。他方、ピストン14によって圧縮空間17A内において圧縮された作動媒体は再生器16内に流入し、さらに膨張空間17Bへと流れ込む。その際、作動媒体の持つ熱が再生器16に蓄熱される。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容冷却過程に相当する。
After the
膨張空間17B内に流入した高圧の作動媒体は、ディスプレーサ15がピストン14側(後方側)へ移動することにより膨張する。このようにディスプレーサ15が後方側へ移動するのに伴い、ディスプレーサスプリング25の中央部も後方側に突出するように変形する。
The high-pressure working medium that has flowed into the expansion space 17B expands when the
上記のように膨張空間17B内で作動媒体が膨張することにより、膨張空間17B内の作動媒体の温度は下降するが、吸熱部3によって外部の熱が膨張空間17B内へと伝熱されるため、膨張空間17B内はほぼ等温に保たれる。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等温膨張過程に相当する。
As described above, when the working medium expands in the expansion space 17B, the temperature of the working medium in the expansion space 17B decreases, but external heat is transferred into the expansion space 17B by the
その後、ディスプレーサ15がピストン14から遠ざかる方向に移動し始める。それにより、膨張空間17B内の作動媒体は再生器16を通過して再び圧縮空間17A側へと戻る。その際に再生器16に蓄熱されていた熱が作動媒体に与えられるため、作動媒体は昇温する。すなわち、本過程は、逆スターリングサイクルの等容加熱過程に相当する。
Thereafter, the
この一連の過程(等温圧縮過程−等容冷却過程−等温膨張過程−等容加熱過程)が繰り返されることにより、逆スターリングサイクルが構成される。この結果、吸熱部3は徐々に低温になり、極低温を有するに至る。一方で、放熱部2は徐々に高温になる。上述したように、吸熱部3における冷熱は、低温側循環回路を介して冷却庫内に供給され、放熱部2における熱は、第1と第2高温側循環回路を介して冷却庫外に放出される。
By repeating this series of processes (isothermal compression process-isovolume cooling process-isothermal expansion process-isovolume heating process), an inverse Stirling cycle is configured. As a result, the
以上、本発明の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態は全ての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。 Although the embodiments of the present invention have been described above, the embodiments disclosed this time should be considered as illustrative in all points and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.
1 スターリング冷却庫、2 放熱部、2A〜2F パイプ(高温側循環回路)、3 吸熱部、3A,3B パイプ(低温側循環回路)、4 スターリング冷凍機、5 高温側蒸発器、6 循環ポンプ、7 高温側凝縮器、8 ファン、9 発露防止パイプ、10 低温側凝縮器、11 低温側蒸発器、12 ファン、13 シリンダ、14 ピストン、15 ディスプレーサ、16 再生器、17 作動空間、17A 圧縮空間、17B 膨張空間、18,19 熱交換器、20 インナーヨーク、21 可動マグネット、22 アウターヨーク、23 リニアモータ、24 ピストンスプリング、25 ディスプレーサスプリング、26 ディスプレーサロッド、27 背圧空間、28 板バネ、29 バランスマス、30 ケーシング、31 機械室、32 隔壁部、32A 開口部、33 吸音部。 1 Stirling refrigerator, 2 heat dissipating section, 2A to 2F pipe (high temperature side circulation circuit), 3 heat absorption section, 3A, 3B pipe (low temperature side circulation circuit), 4 Stirling refrigerator, 5 high temperature side evaporator, 6 circulation pump, 7 High-temperature side condenser, 8 fan, 9 Dew prevention pipe, 10 Low-temperature side condenser, 11 Low-temperature side evaporator, 12 Fan, 13 Cylinder, 14 Piston, 15 Displacer, 16 Regenerator, 17 Working space, 17A Compression space, 17B Expansion space, 18, 19 Heat exchanger, 20 Inner yoke, 21 Movable magnet, 22 Outer yoke, 23 Linear motor, 24 Piston spring, 25 Displacer spring, 26 Displacer rod, 27 Back pressure space, 28 Leaf spring, 29 Balance Mass, 30 casing, 31 machine room, 32 spaces Wall part, 32A opening part, 33 sound absorption part.
Claims (3)
前記スターリング機関を受け入れる格納室と、
前記格納室の前記バランスマスに対向する壁部の内側に設けられ、開口部を有する隔壁部と、
前記壁部と前記隔壁部との間に挟まれるように形成された吸音部とを備えた消音構造。 A muffler structure that reduces noise generated from a free piston type Stirling engine having a balance mass,
A containment chamber for receiving the Stirling engine;
A partition wall provided inside the wall facing the balance mass of the storage chamber and having an opening;
A sound deadening structure comprising a sound absorbing portion formed so as to be sandwiched between the wall portion and the partition wall portion.
前記スターリング機関としてのスターリング冷凍機とを備えたスターリング冷却庫。 The muffler structure according to claim 1 or 2,
A Stirling refrigerator equipped with a Stirling refrigerator as the Stirling engine.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004293760A JP2006105514A (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Sound eliminating structure and stirling cooling box |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004293760A JP2006105514A (en) | 2004-10-06 | 2004-10-06 | Sound eliminating structure and stirling cooling box |
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ID=36375472
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JP (1) | JP2006105514A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010102192A (en) * | 2008-10-24 | 2010-05-06 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Plate structure for sound absorbing, and oxygen concentration device |
US9504182B2 (en) | 2013-06-14 | 2016-11-22 | Abb Technology Ltd | Electrical housing having cooling and sound-absorbing means |
-
2004
- 2004-10-06 JP JP2004293760A patent/JP2006105514A/en not_active Withdrawn
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US9504182B2 (en) | 2013-06-14 | 2016-11-22 | Abb Technology Ltd | Electrical housing having cooling and sound-absorbing means |
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