JP2006308135A - Stirling engine and stirling cooling storage - Google Patents
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- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
Abstract
Description
本発明は、スターリング機関およびスターリング冷却庫(Stirling Refrigerator/Freezer)に関し、特に、作動空間と背圧空間とを有するスターリング機関およびスターリング冷却庫に関する。 The present invention relates to a Stirling engine and a Stirling Refrigerator / Freezer, and more particularly, to a Stirling engine and a Stirling cooler having a working space and a back pressure space.
ピストンとディスプレーサの往復運動に伴う作動ガスの圧縮/膨張を利用して低温/高温または電力あるいは動力を得るスターリング機関が従来から知られている。 A Stirling engine that obtains low temperature / high temperature or electric power or power by using compression / expansion of a working gas accompanying reciprocation of a piston and a displacer is conventionally known.
スターリング機関は、圧力容器内に設けられたシリンダの内側面(シリンダ摺動面)を滑らかに往復摺動するピストンとディスプレーサとを備える。ピストンとディスプレーサとは同軸上に配設されており、ディスプレーサの一端を形成するロッドは、ピストンの中心部に設けられた摺動穴を貫通している。なお、ピストンおよびディスプレーサは、各々ピストン支持バネおよびディスプレーサ支持バネを介して圧力容器に弾性支持されている。 The Stirling engine includes a piston and a displacer that smoothly reciprocates on an inner surface (cylinder sliding surface) of a cylinder provided in the pressure vessel. The piston and the displacer are arranged on the same axis, and a rod forming one end of the displacer passes through a sliding hole provided in the center of the piston. The piston and the displacer are elastically supported by the pressure vessel via a piston support spring and a displacer support spring, respectively.
圧力容器の内部空間は、ピストンによって2つの空間に分割されている。該空間の一方は、ピストンから見てディスプレーサ側にある作動空間であり、他方は、ピストンから見て作動空間側とは反対の側、すなわちシリンダの後端側にある背圧空間である。これらの空間には、作動媒体が充填されている。 The internal space of the pressure vessel is divided into two spaces by the piston. One of the spaces is a working space on the displacer side when viewed from the piston, and the other is a back pressure space on the side opposite to the working space side when viewed from the piston, that is, on the rear end side of the cylinder. These spaces are filled with a working medium.
また、作動空間は、ディスプレーサによってさらに2つの空間に分割されている。該空間の一方は、ピストンとディスプレーサによって挟まれた圧縮空間であり、他方は、ディスプレーサに対して圧縮空間側とは反対の側、すなわちシリンダの先端側にある膨張空間である。なお、圧縮空間と膨張空間とは、再生器を介して連結されている。 The working space is further divided into two spaces by a displacer. One of the spaces is a compression space sandwiched between the piston and the displacer, and the other is an expansion space on the side opposite to the compression space side with respect to the displacer, that is, on the tip side of the cylinder. Note that the compression space and the expansion space are connected via a regenerator.
ピストンは、リニアモータなどによって駆動され、所定周期で往復運動する。これにより、作動媒体は作動空間内で圧縮/膨張される。ディスプレーサは、作動媒体の圧縮/膨張に伴う圧力変化によって、直線的に往復運動する。このとき、ピストンとディスプレーサとは、所定の位相差をもって同一周期にて往復運動することになる。
上記構成から成るスターリング機関において、シリンダ摺動面とピストン摺動面との間には、作動空間と背圧空間とを遮断するガスシールが施されている。しかしながら、どのようなガスシールを施しても、作動空間と背圧空間とを完全に遮断することはできず、作動媒体が微小な隙間を介して両空間を流動することは避けられない。そのため、ピストンが作動空間方向に運動しているときには、圧縮空間の圧力が背圧空間の圧力よりも高くなり、作動媒体は圧縮空間から背圧空間へと流動する。逆に、ピストンが背圧空間方向に運動しているときには、圧縮空間の圧力が背圧空間の圧力よりも低くなり、作動媒体は背圧空間から圧縮空間へと流動する。一般に、背圧空間の容積が圧縮空間の容積よりも大きいため、圧縮空間と背圧空間との圧力差は、ピストンが背圧空間方向に運動しているときよりも、作動空間方向に運動しているときの方が大きくなる。そのため、圧縮空間の作動媒体は、ピストンの往復運動1サイクル毎に少しずつ背圧空間へと流出していく傾向にある。この結果、背圧空間と作動空間との圧力バランスが崩れ、ピストンおよびディスプレーサの振幅中心が所定の位置からずれる場合がある。 In the Stirling engine configured as described above, a gas seal is provided between the cylinder sliding surface and the piston sliding surface to block the working space and the back pressure space. However, no matter what gas seal is applied, the working space and the back pressure space cannot be completely blocked, and it is inevitable that the working medium flows through both spaces through a minute gap. Therefore, when the piston is moving in the working space direction, the pressure in the compression space becomes higher than the pressure in the back pressure space, and the working medium flows from the compression space to the back pressure space. Conversely, when the piston moves in the direction of the back pressure space, the pressure in the compression space becomes lower than the pressure in the back pressure space, and the working medium flows from the back pressure space to the compression space. In general, since the volume of the back pressure space is larger than the volume of the compression space, the pressure difference between the compression space and the back pressure space moves in the working space direction rather than when the piston moves in the back pressure space direction. When you are bigger. For this reason, the working medium in the compression space tends to gradually flow out into the back pressure space for each cycle of the reciprocating motion of the piston. As a result, the pressure balance between the back pressure space and the working space is lost, and the amplitude centers of the piston and the displacer may deviate from predetermined positions.
これに対し、従来のスターリング機関においては、背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つために、シリンダに、背圧空間とシリンダ摺動面とを結ぶ第1の通路を設け、ピストンに、圧縮空間とピストン摺動面とを結ぶ第2の通路を設けている。なお、第1の通路の開口部(シリンダ摺動面側)と、第2の通路の開口部(ピストン摺動面側)とは、ピストンが予め設定された位置に達した時に対向するように配設されている。 On the other hand, in the conventional Stirling engine, in order to maintain the pressure balance between the back pressure space and the working space, the cylinder is provided with a first passage connecting the back pressure space and the cylinder sliding surface, A second passage connecting the compression space and the piston sliding surface is provided. The opening of the first passage (cylinder sliding surface side) and the opening of the second passage (piston sliding surface side) are opposed to each other when the piston reaches a preset position. It is arranged.
しかしながら、シリンダおよびピストンに対する上記のような加工においては、孔を設ける工程に手間がかかり、結果として、加工費/加工時間が増大する。また、シリンダおよびピストンは、高精度寸法が必要な精密部品であり、摺動面に対する加工は回避することが好ましい。 However, in the above-described processing for the cylinder and the piston, it takes time to provide the hole, and as a result, the processing cost / processing time increases. Further, the cylinder and the piston are precision parts that require high-precision dimensions, and it is preferable to avoid machining the sliding surface.
また、上記とは異なる観点では、上述のような圧力調整機構においては、ピストンに設けられた第2の通路に出入りするガス流れによって、ピストンの圧縮効率、ひいてはスターリング機関の動作効率が低下する。 Further, from a viewpoint different from the above, in the pressure adjusting mechanism as described above, the compression efficiency of the piston, and hence the operation efficiency of the Stirling engine, is reduced by the gas flow entering and exiting the second passage provided in the piston.
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、加工性に優れ、かつ、機関の動作効率を過度に低下させない圧力調整機構を有するスターリング機関および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 problems, and an object of the present invention is a Stirling engine and a Stirling cooling system having a pressure adjusting mechanism that is excellent in workability and does not excessively reduce the operating efficiency of the engine. Is to provide storage.
本発明に係るスターリング機関は、1つの局面では、外殻体と、作動媒体を封入した外殻体内に組み付けられたシリンダと、シリンダ内で往復運動するピストンと、ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、ピストンとディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、ピストンに対してディスプレーサ側の反対の側に形成された背圧空間と、ディスプレーサに対してピストン側の反対の側に形成された膨張空間とを備え、ピストンは、内部空間と、背圧空間側の端面から内部空間に達する第1孔部と、圧縮空間側の端面から内部空間に達する第2孔部と、外周面から内部空間に達する第3孔部とを有し、第1孔部および/または第2孔部上に設けられ、背圧空間から圧縮空間へと向かう流れを許容しながら圧縮空間から背圧空間へと向かう流れを抑制する逆止弁をさらに備える。 In one aspect, the Stirling engine according to the present invention has an outer shell, a cylinder assembled in the outer shell enclosing the working medium, a piston reciprocating in the cylinder, and a reciprocating motion with a phase difference with respect to the piston. A displacer, a compression space formed between the piston and the displacer, a back pressure space formed on the opposite side of the displacer side with respect to the piston, and an opposite side of the piston side with respect to the displacer. The piston has an internal space, a first hole that reaches the internal space from the end surface on the back pressure space side, a second hole that reaches the internal space from the end surface on the compression space side, and an outer peripheral surface. A third hole that reaches the internal space, provided on the first hole and / or the second hole, from the compression space while allowing a flow from the back pressure space to the compression space. Further comprising inhibiting non-return valve a flow towards the inter pressure.
上記構成によれば、加工費/加工時間を過度に増大させることなく、また、スターリング機関の動作効率を低下させずに背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つ機構を得ることができる。また、内部空間からピストン/シリンダの摺動面に向けて作動媒体を噴出することができるので、シリンダ内を往復運動するピストンを保持する気体軸受構造が得られる。 According to the above configuration, it is possible to obtain a mechanism that maintains the pressure balance between the back pressure space and the working space without excessively increasing the processing cost / processing time and without reducing the operation efficiency of the Stirling engine. Further, since the working medium can be ejected from the internal space toward the sliding surface of the piston / cylinder, a gas bearing structure that holds the piston that reciprocates in the cylinder can be obtained.
本発明に係るスターリング機関は、他の局面では、外殻体と、作動媒体を封入した外殻体内に組み付けられたシリンダと、シリンダ内で往復運動するピストンと、ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、ピストンとディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、ピストンに対してディスプレーサ側の反対の側に形成された背圧空間と、ディスプレーサに対してピストン側の反対の側に形成された膨張空間とを備え、シリンダを貫通し、圧縮空間から背圧空間に達する連通路が形成され、連通路上に設けられ、背圧空間から圧縮空間へと向かう流れを許容しながら圧縮空間から背圧空間へと向かう流れを抑制する逆止弁をさらに備える。 In another aspect, the Stirling engine according to the present invention includes an outer shell, a cylinder assembled in the outer shell enclosing the working medium, a piston reciprocating in the cylinder, and a reciprocating motion with a phase difference with respect to the piston. A displacer, a compression space formed between the piston and the displacer, a back pressure space formed on the opposite side of the displacer side with respect to the piston, and an opposite side of the piston side with respect to the displacer. A communication passage that extends through the cylinder and extends from the compression space to the back pressure space, is provided on the communication passage, and allows a flow from the back pressure space to the compression space while allowing the flow from the compression space to the back pressure space. A check valve is further provided for suppressing a flow toward the pressure space.
上記構成によっても、加工費/加工時間を過度に増大させることなく、また、スターリング機関の動作効率を低下させずに背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つ機構を得ることができる。 Also with the above configuration, it is possible to obtain a mechanism that maintains the pressure balance between the back pressure space and the working space without excessively increasing the processing cost / processing time and without reducing the operation efficiency of the Stirling engine.
本発明に係るスターリング機関は、さらに他の局面では、外殻体と、作動媒体を封入した外殻体内に組み付けられたシリンダと、シリンダ内で往復運動するピストンと、ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、ピストンとディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、ピストンに対してディスプレーサ側の反対の側に形成された背圧空間と、ディスプレーサに対してピストン側の反対の側に形成された膨張空間とを備え、ピストンの内部に内部空間が形成され、内部空間は、ピストンの外周側に位置する第1空間と、該ピストンの軸心側に位置する第2空間とを有し、ピストンの圧縮空間側の端面から第1空間に達する吸込孔部が形成され、圧縮空間から第1空間へと向かう流れを許容しながら第1空間から圧縮空間へと向かう流れを抑制する逆止弁が吸込孔部上に設けられ、第1空間からピストンの外周面に達する吐出孔部が形成され、吸込孔部から第1空間に吸込まれた作動媒体が吐出孔部からシリンダの内周面に向かって噴出され、ピストンの背圧空間側の端面から第2空間に達する第1孔部が形成され、ピストンの圧縮空間側の端面から第2空間に達する第2孔部が形成される。 In yet another aspect, the Stirling engine according to the present invention reciprocates with a phase difference with respect to the outer shell, a cylinder assembled in the outer shell enclosing the working medium, a piston reciprocating in the cylinder, and the piston. A moving displacer, a compression space formed between the piston and the displacer, a back pressure space formed on the opposite side of the displacer side with respect to the piston, and formed on the opposite side of the piston side with respect to the displacer An internal space is formed inside the piston, and the internal space has a first space located on the outer peripheral side of the piston and a second space located on the axial center side of the piston. A suction hole portion that reaches the first space from the end surface on the compression space side of the piston is formed, and the compressed air is compressed from the first space while allowing a flow from the compression space toward the first space. A check valve that suppresses the flow toward is provided on the suction hole, a discharge hole reaching the outer peripheral surface of the piston from the first space is formed, and the working medium sucked into the first space from the suction hole is A first hole is formed from the discharge hole toward the inner peripheral surface of the cylinder and reaches the second space from the end surface on the back pressure space side of the piston, and reaches the second space from the end surface on the compression space side of the piston. A second hole is formed.
上記構成によれば、第2空間を経由した作動媒体の移動によって背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つことができる。また、第1空間からピストン/シリンダの摺動面に向けて作動媒体を噴出することができるので、シリンダ内を往復運動するピストンを保持する気体軸受構造が得られる。 According to the above configuration, the pressure balance between the back pressure space and the working space can be maintained by the movement of the working medium via the second space. Further, since the working medium can be ejected from the first space toward the sliding surface of the piston / cylinder, a gas bearing structure that holds the piston that reciprocates in the cylinder can be obtained.
本発明に係るスターリング冷却庫は、上述したスターリング機関を備える。これにより、背圧空間と作動空間との圧力バランスが保たれた信頼性の高いスターリング冷却庫が提供される。 The Stirling refrigerator according to the present invention includes the Stirling engine described above. This provides a reliable Stirling cooler in which the pressure balance between the back pressure space and the working space is maintained.
本発明によれば、加工費/加工時間を過度に増大させることなく、また、スターリング機関の動作効率を低下させずにスターリング機関における作動空間と背圧空間との圧力バランスを保つことができる。 According to the present invention, the pressure balance between the working space and the back pressure space in the Stirling engine can be maintained without excessively increasing the processing cost / processing time and without lowering the operation efficiency of the Stirling engine.
以下、本発明に基づくスターリング機関およびスターリング冷却庫の1つの実施の形態について説明する。 Hereinafter, one embodiment of a Stirling engine and a Stirling cooler according to the present invention will be described.
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、ここでは、スターリング機関としてのスターリング冷凍機、および、該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、スターリング機関は、本来スターリング冷凍機に限定されるものではなく、たとえば、発電機としても用いられる。 Further, here, a Stirling refrigerator as a Stirling engine and a Stirling refrigerator as a Stirling engine-equipped device equipped with the Stirling refrigerator will be described. However, the Stirling engine is not originally limited to a Stirling refrigerator. For example, it is used also as a generator.
図1は、後述する実施の形態1,2に係るスターリング冷却庫の配管系統図である。
スターリング冷却庫1は、図1に示すように、高温部2と低温部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、高温部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〜2Eを含む第2高温側循環回路(第2循環回路)と、低温部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の高温部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の低温部3との熱交換を行なう。
FIG. 1 is a piping system diagram of a Stirling refrigerator according to
As shown in FIG. 1, the Stirling refrigerator 1 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、高温部2で発生した熱を高温側凝縮器7に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(大気圧よりも減圧)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、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2D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の高温部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を冷却庫の前面開口部に配置することで、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2Eを介して高温側蒸発器5内に戻る。このように、第2高温側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、低温部3で発生した冷熱を低温側蒸発器11に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の高温部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の低温部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
上述した冷却サイクルの実施に伴い、低温側蒸発器11に着霜が生じる。この着霜に対する除霜方法については、一般によく知られた技術を援用可能であるので、詳細な説明は行なわない。
With the implementation of the cooling cycle described above, frost forms on the low
上述した除霜を実施することで、除霜水が発生する。除霜水は、ドレンパイプ12Aを介して、冷却庫本体底面の下部に設置されたドレンパン12B(蒸発皿)に導かれる。ドレンパン12Bの上部には、ファン12Cが設けられており、ファン12Cによってドレンパン12B内に溜まった除霜水表面近傍に気流が形成され、比較的乾いた空気が除霜水上に供給されことにより、除霜水の蒸発が促進される。
By performing the defrosting described above, defrosted water is generated. The defrost water is guided to the drain pan 12B (evaporating dish) installed at the lower part of the bottom surface of the refrigerator main body through the
次に、図2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
図2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、高温部2と、低温部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. 2, the
図2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側に位置する高温部2、チューブ18Aおよび低温部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. 2, the outer shell (outer wall) of 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と低温部3との間に膨張空間17Bが形成される。圧縮空間17Aは主に高温部2によって囲まれ、膨張空間17Bは主に低温部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、シリンダ13の外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およびコイルとを有し、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による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
高温部2は、ベース部材30Aを介してケーシング30に取付けられる。高温部2と低温部3とは、チューブ18Aを介して接続される。高温部2、低温部3の内周面上には、それぞれ内部熱交換器18と内部熱交換器19とが設けられる。内部熱交換器18,19は、それぞれ、圧縮空間17A,膨張空間17Bと高温部2,低温部3との間の熱交換を行なう。
The
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。
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。
Next, the operation of the
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、高温部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。
When 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は低温部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
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、低温部3によって外部の熱が膨張空間17B内へと伝達されるため、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。
When the working medium expands in 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(前方側)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、低温部3は徐々に低温になり、極低温(たとえば−50℃程度)を有するに至る。一方で、高温部2は徐々に高温(たとえば60℃程度)になる。上述したように、低温部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、高温部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
ところで、シリンダ13の内周面とピストン14の外周面との間には、作動空間17と背圧空間27とを遮断するガスシールが施されているものの、作動媒体は、微小な隙間を介して作動空間17と背圧空間27との間を流動する。そのため、ピストン14が作動空間17方向(矢印DR3方向)に運動しているときには、圧縮空間17Aの圧力が背圧空間27の圧力よりも高くなり、作動媒体は圧縮空間17Aから背圧空間27へと流動する。逆に、ピストン14が背圧空間27方向(矢印DR4方向)に運動しているときには、圧縮空間17Aの圧力が背圧空間27の圧力よりも低くなり、作動媒体は背圧空間27から圧縮空間17Aへと流動する。スターリング冷凍機4においては、背圧空間27の容積が圧縮空間17Aの容積よりも大きいため、圧縮空間17Aと背圧空間27との圧力差は、ピストン14が矢印DR4方向に運動しているときよりも、矢印DR3方向に運動しているときの方が大きくなる。そのため、圧縮空間17Aの作動媒体は、ピストン14の往復運動1サイクル毎に少しずつ背圧空間27へと流出する。これに対し、実施の形態1,2に係る圧力調整機構は、背圧空間27から作動空間17に作動媒体を戻して、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスを保持する。
By the way, although a gas seal is provided between the inner peripheral surface of the
(実施の形態1)
図3は、実施の形態1に係る圧力調整機構を示した図である。図3を参照して、本実施の形態に係る圧力調整機構は、上述したスターリング冷凍機4における作動空間17と背圧空間27との圧力バランスを保持するための圧力調整機構である。ここで、ピストン14は、作動空間17と背圧空間27とを連通させる連通路を有する。これにより、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスが保持される。
(Embodiment 1)
FIG. 3 is a diagram illustrating the pressure adjustment mechanism according to the first embodiment. With reference to FIG. 3, the pressure adjustment mechanism according to the present embodiment is a pressure adjustment mechanism for maintaining the pressure balance between the working
連通路は、ピストン14の内部に形成された内部空間140と、ピストン14の背圧空間27側の端面から内部空間140に達する「第1孔部」としての開孔部141と、ピストン14の圧縮空間17A側の端面から内部空間140に達する「第2孔部」としての開孔部142とを含んで構成される。
The communication path includes an
開孔部142は、ピストン14の軸方向端面に開孔を設けた後、該開孔に連通管1420(オリフィス)を組付けることで形成される。このようにすることで、より微小な径の開孔部を構成することができ、圧縮空間17Aから内部空間140へと流入、または、内部空間140から圧縮空間17Aへと流出する作動媒体の流量を調整することができる。
The opening 142 is formed by providing an opening in the axial end surface of the
開孔部141上には、背圧空間27から内部空間140へと向かう流れを許容しながら、内部空間140から背圧空間27へと向かう流れを抑制する逆止弁144が設けられている。なお、逆止弁144の開弁方向は矢印DR144である。
A
ピストン14には、その外周面から内部空間140に達する「第3孔部」としての開孔部143A〜143Dが設けられている。開孔部143A〜143Dは、後述する「気体軸受構造」を構成する。そして、開孔部143A〜143Dは、ピストン14の外周面に開孔を設けた後、該開孔に、それぞれ、連通管1430A〜1430D(オリフィス)を組付けることで形成される。このようにすることで、より微小な径の開孔部を構成することができ、内部空間140からシリンダ内周面に向けて吐出される作動媒体の流量を調整することができる。
The
ピストンスプリング24に支持されたピストン14は、シリンダ13内において、矢印DR1方向に往復運動する。ピストン14が矢印DR3方向(作動空間側)に移動した場合は、背圧空間27の圧力に対して圧縮空間17Aの圧力が高くなり、逆止弁144は、内部空間140から背圧空間27へと向かう流れを抑制すべく閉弁する。そして、開孔部142を介して、圧縮空間17Aから内部空間140内に作動媒体が流入する。
The
一方、図3に示すように、ピストン14が矢印DR4方向(背圧空間側)に移動した場合は、圧縮空間17Aの圧力に対して背圧空間27の圧力が高くなり、逆止弁144は、背圧空間27から内部空間140へと向かう流れ(矢印DR141)を許容すべく矢印DR144方向に開弁する。そして、開孔部142を介して、内部空間140から圧縮空間17Aに作動媒体が流れ込む(矢印DR142)。
On the other hand, as shown in FIG. 3, when the
このように、ピストン14の往復運動に伴なって、内部空間140を介して、作動媒体が背圧空間27から圧縮空間17Aに流れ込む。上述したように、圧縮空間17Aの作動媒体は、ピストン14の往復運動1サイクル毎に、シリンダ13とピストン14との隙間を通過して背圧空間27へと移動している。これに対し、本実施の形態に係る圧力調整機構によれば、背圧空間27へと移動した作動媒体を圧縮空間17Aに戻すことができる。これにより、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスを保持することができる。
As described above, the working medium flows from the
また、ピストン14の往復運動に伴なって、内部空間140から開孔部143A〜143Dを介して、シリンダ13およびピストン14の摺動面に作動媒体が噴出される(矢印DR143A〜DR143D)。これにより、シリンダ13内を往復運動するピストン14を保持する気体軸受構造が構成される。
As the
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る圧力調整機構を有する「スターリング機関」としてのスターリング冷凍機4は、ケーシング30を含む外殻体と、作動媒体を封入した外殻体内に組み付けられたシリンダ13と、シリンダ13内で往復運動するピストン14と、ピストン14に対し位相差をもって往復運動するディスプレーサ15と、ピストン14とディスプレーサ15との間に形成された圧縮空間17Aと、ディスプレーサ15に対してピストン14側の反対の側に形成された膨張空間17Bと、ピストン14に対してディスプレーサ15側の反対の側に形成された背圧空間27とを備える。そして、ピストン14は、内部空間140と、背圧空間27側の端面から内部空間140に達する「第1孔部」としての開孔部141と、圧縮空間17A側の端面から内部空間140に達する「第2孔部」としての開孔部142と、外周面から内部空間140に達する「第3孔部」としての開孔部143A〜143Dとを有する。そして、背圧空間27から圧縮空間17Aへと向かう流れを許容しながら圧縮空間17Aから背圧空間27へと向かう流れを抑制する逆止弁144が開孔部141上に設けられている。なお、この逆止弁は、開孔部142上に設けられていてもよいし、開孔部141,142上の両方に設けられていてもよい。
The above contents are summarized as follows. That is, a
本実施の形態に係る圧力調整機構によれば、加工費/加工時間を過度に増大させることなく、また、スターリング機関の動作効率を低下させずに背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つ機構を得ることができる。 According to the pressure adjustment mechanism according to the present embodiment, the pressure balance between the back pressure space and the working space is maintained without excessively increasing the processing cost / processing time and without reducing the operation efficiency of the Stirling engine. A mechanism can be obtained.
(実施の形態2)
図4は、実施の形態2に係る圧力調整機構を示した図である。図4を参照して、本実施の形態に係る圧力調整機構は、実施の形態1に係る圧力調整機構の変形例であって、作動空間17と背圧空間27とを連通させる連通路がシリンダ13に形成されていることを特徴とする。本構造によっても、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスが保持される。
(Embodiment 2)
FIG. 4 is a diagram illustrating a pressure adjustment mechanism according to the second embodiment. Referring to FIG. 4, the pressure adjustment mechanism according to the present embodiment is a modification of the pressure adjustment mechanism according to the first embodiment, and a communication path that communicates working
連通路は、シリンダ13を貫通し、圧縮空間17Aから背圧空間27に達する開孔部130により構成されている。また、開孔部130上には、背圧空間27から圧縮空間17Aへと向かう流れを許容しながら、圧縮空間17Aから背圧空間27へと向かう流れを抑制する逆止弁131が設けられている。なお、逆止弁131の開弁方向は矢印DR131である。
The communication path is configured by an
ピストンスプリング24に支持されたピストン14は、シリンダ13内において、矢印DR1方向に往復運動する。ピストン14が矢印DR3方向(作動空間側)に移動した場合は、背圧空間27の圧力に対して圧縮空間17Aの圧力が高くなり、逆止弁131は、圧縮空間17Aから背圧空間27へと向かう流れを抑制すべく閉弁する。
The
一方、図4に示すように、ピストン14が矢印DR4方向(背圧空間側)に移動した場合は、圧縮空間17Aの圧力に対して背圧空間27の圧力が高くなり、逆止弁131は、背圧空間27から圧縮空間17Aへと向かう流れ(矢印DR130)を許容すべく矢印DR131方向に開弁する。
On the other hand, as shown in FIG. 4, when the
このように、ピストン14の往復運動に伴なって、作動媒体が背圧空間27から圧縮空間17Aに流れ込む。この結果、実施の形態1と同様に、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスを保持することができる。
In this way, the working medium flows from the
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る圧力調整機構を有する「スターリング機関」としてのスターリング冷凍機4においては、シリンダ13を貫通し、圧縮空間17Aから背圧空間27に達する「連通路」としての開孔部130が形成されている。そして、開孔部130上には、背圧空間27から圧縮空間17Aへと向かう流れを許容しながら圧縮空間17Aから背圧空間27へと向かう流れを抑制する逆止弁131が設けられている。
The above contents are summarized as follows. That is, in the
本実施の形態に係る圧力調整機構によれば、実施の形態1と同様に、加工費/加工時間を過度に増大させることなく、また、スターリング機関の動作効率を低下させずに背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つ機構を得ることができる。 According to the pressure adjusting mechanism according to the present embodiment, as in the first embodiment, the back pressure space and the processing cost / processing time are not excessively increased and the operation efficiency of the Stirling engine is not decreased. A mechanism that maintains a pressure balance with the working space can be obtained.
(実施の形態3)
図5は、実施の形態3に係る圧力調整機構を示した図である。図5を参照して、本実施の形態に係る圧力調整機構は、実施の形態1に係る圧力調整機構の変形例であり、実施の形態1と同様に、作動空間17と背圧空間27とを連通させる連通路を有する。これにより、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスが保持される。
(Embodiment 3)
FIG. 5 is a view showing a pressure adjustment mechanism according to the third embodiment. Referring to FIG. 5, the pressure adjustment mechanism according to the present embodiment is a modification of the pressure adjustment mechanism according to the first embodiment, and similarly to the first embodiment, working
図5を参照して、本実施の形態においては、ピストン14内部に隔壁145が設けられている。これにより、ピストン14の内部空間が、主空間140Aとサブ空間140Bとに分けられる。
Referring to FIG. 5, in the present embodiment, a
ピストン14の圧縮空間17A側の端面には、主空間140Aに達する「吸込孔部」としての孔部146が設けられている。そして、孔部146上には、圧縮空間17Aから主空間140Aへと向かう流れを許容しながら、主空間140Aから圧縮空間17Aへと向かう流れを抑制する逆止弁144Aが設けられている。
A
ピストン14の外周面には、主空間140Aに達する「吐出孔部」が設けられている。「吐出孔部」は、ピストン14の外周面に開孔を設けた後、該開孔に、それぞれ、連通管1430A〜1430D(オリフィス)を組付けることで形成される。このようにすることで、より微小な径の開孔部を構成することができ、主空間140Aからシリンダ内周面に向けて吐出される作動媒体の流量を調整することができる。
On the outer peripheral surface of the
作動空間17と背圧空間27とを連通させる連通路は、サブ空間140Bと、ピストン14の背圧空間27側の端面からサブ空間140Bに達する「第1孔部」としての開孔部147と、ピストン14の圧縮空間17A側の端面からサブ空間140Bに達する「第2孔部」としての開孔部148とを含んで構成される。開孔部147は、ピストン14の軸方向端面に開孔を設けた後、該開孔に、連通管1470(オリフィス)を組付けることで形成される。このようにすることで、より微小な径の開孔部を構成することができ、背圧空間27からサブ空間140Bに流入する作動媒体の流量を調整することができる。また、開孔部148上には、サブ空間27から圧縮空間17Aへと向かう流れを許容しながら、圧縮空間17Aからサブ空間140Bへと向かう流れを抑制する逆止弁144Bが設けられている。
The communication path that allows the working
ピストン14は、矢印DR1方向に往復運動する。図6,図7は、それぞれ、ピストン14が矢印DR3方向(作動空間側),矢印DR4方向(背圧空間側)に移動した状態を示す図である。
The
図6を参照して、ピストン14が矢印DR3方向(作動空間側)に移動した場合は、背圧空間27の圧力に対して圧縮空間17Aの圧力が高くなり、逆止弁144Aは、圧縮空間17Aから主空間140Aへと向かう流れ(矢印DR146)を許容すべく開弁し、逆止弁144Bは、圧縮空間17Aからサブ空間140Bへと向かう流れを抑制すべく閉弁する。そして、開孔部146を介して、圧縮空間17Aから主空間140A内に作動媒体が流入する。
Referring to FIG. 6, when the
図7を参照して、ピストン14が矢印DR4方向(背圧空間側)に移動した場合は、圧縮空間17Aの圧力に対して背圧空間27の圧力が高くなり、逆止弁144Aは、主空間140Aから圧縮空間17Aへと向かう流れを抑制すべく閉弁し、逆止弁144Bは、サブ空間140Bから圧縮空間17Aへと向かう流れ(矢印DR148)を許容すべく開弁する。そして、開孔部147を介して、背圧空間27からサブ空間140Bに作動媒体が流入する(矢印DR147)。
Referring to FIG. 7, when the
このように、本実施の形態においても、実施の形態1と同様に、ピストン14の往復運動に伴なって、作動媒体が背圧空間27から圧縮空間17Aに流れ込む。したがって、シリンダ13とピストン14との隙間を通過して背圧空間27へと移動した作動媒体を圧縮空間17Aに戻すことができる。これにより、作動空間17と背圧空間27との圧力バランスを保持することができる。
Thus, also in the present embodiment, the working medium flows from the
また、ピストン14の往復運動に伴なって、開孔部146から主空間140Aに流入した作動媒体が、連通管1430A〜1430D(オリフィス)を介して、シリンダ13およびピストン14の摺動面に向けて噴出する(矢印DR143A〜DR143D)。これにより、シリンダ13内を往復運動するピストン14を保持する気体軸受構造が構成される。
In addition, as the
ここで、サブ空間140Bから圧縮空間17Aに流れ込む作動媒体流量は、気体軸受構造(ガスベアリング構造)に供給される作動媒体流量とほぼ一致するように調整される。そして、図5〜図7に示す構造においては、サブ空間140Bから圧縮空間17Aに流れ込む作動媒体の流量は、連通管1470(オリフィス)によって調整することができる。これにより、ピストン14とディスプレーサ15との接触を抑制することができる。
Here, the flow rate of the working medium flowing into the
上述した内容について要約すると、以下のようになる。すなわち、本実施の形態に係る圧力調整機構を有するスターリング冷凍機4は、基本的には、実施の形態1に係る圧力調整機構を有するスターリング冷凍機4と同様の構成を備える。ここで、ピストン14は、実施の形態1と同様に、その背圧空間27側の端面と圧縮空間17A側の端面とに開口する連通路を有する。ピストン14の内部空間は、ピストン14の外周側に位置する「第1空間」として主空間140Aと、該ピストン14の軸心側に位置する「第2空間」としてのサブ空間140Bとに分けられる。そして、ピストン14の圧縮空間17A側の端面から主空間140Aに達する「吸込孔部」としての開孔部146が形成される。そして、開孔部146上に、圧縮空間17Aから主空間140Aへと向かう流れを許容しながら主空間140Aから圧縮空間17Aへと向かう流れを抑制する逆止弁144Aが設けられる。ピストン14には、主空間140Aからピストン14の外周面に達する「吐出孔部」を構成する連通管1430A〜1430D(オリフィス)が設けられる。ここで、主空間140Aに吸込まれた作動媒体は、連通管1430A〜1430Dからシリンダ13の内周面に向けて噴出する。そして、ピストン14の背圧空間27側の端面からサブ空間140Bに達する「第1孔部」としての開孔部147を構成する連通管1470(オリフィス)が設けられる。さらに、ピストン14の圧縮空間17A側の端面からサブ空間140Bに達する「第2孔部」としての開孔部148が形成される。
The above contents are summarized as follows. That is, the
図8,図9は、開孔部148に関する変形例を示した図である。図8を参照して、連通管1480(オリフィス)と逆止弁144Bとを併用して開孔部148を構成してもよい。この場合、オリフィスの孔径によって、サブ空間140Bから圧縮空間17Aに流れ込む作動媒体の流量を調整することができる。なお、図8に示される開孔部148の構造を採用した場合、背圧空間27側に位置する開孔部147は、ピストンに微小孔を設けることで(連通管1470を用いずに)形成することができる。また、図9を参照して、連通管1480(オリフィス)により開孔部148を構成し、かつ、逆止弁144Bを設けない構造を採用することも可能である。この場合、開孔部147を連通管1470により構成した上で、該開孔部147上にも逆止弁を設けない構造を採用することが可能である。このようにすることで、微小な性能低下が生じるものの、逆止弁の設置数を減らし、コストを低減することができる。
FIG. 8 and FIG. 9 are diagrams showing modified examples related to the
本実施の形態に係る圧力調整機構によれば、実施の形態1と同様に、加工費/加工時間を過度に増大させることなく、また、スターリング機関の動作効率を低下させずに背圧空間と作動空間との圧力バランスを保つ機構を得ることができる。 According to the pressure adjusting mechanism according to the present embodiment, as in the first embodiment, the back pressure space and the processing cost / processing time are not excessively increased and the operation efficiency of the Stirling engine is not decreased. A mechanism that maintains a pressure balance with the working space can be obtained.
以上、本発明の実施の形態について説明したが、上述した各実施の形態の特徴部分を適宜組合わせることは、当初から予定されている。また、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, it is planned from the beginning to appropriately combine the characteristic portions of the respective embodiments described above. The embodiment 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 高温部、2A〜2E パイプ(高温側循環回路)、3 低温部、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、12A ドレンパイプ、12B ドレンパン、12C 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 内部熱交換器、18A チューブ、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、30A ベース部材、130,141,142,143A,143B,143C,143D 開孔部、131,144,144A,144B 逆止弁、140 内部空間、140A 主空間、140B サブ空間、145隔壁、146,147,148 開孔部、1420,1430A,1430B,1430C,1430D,1470,1480 連通管、DR1 ピストン軸方向、DR2 ピストン周方向、DR3 作動空間方向、DR4 背圧空間方向。 1 Stirling cooler, 2 high temperature section, 2A-2E pipe (high temperature side circulation circuit), 3 low temperature 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 fans, 9 Condensation prevention pipe, 10 Low-temperature side condenser, 11 Low-temperature side evaporator, 12 Fan, 12A Drain pipe, 12B Drain pan, 12C Fan, 13 Cylinder, 14 Piston, 15 Displacer, 16 Regeneration , 17 working space, 17A compression space, 17B expansion space, 18, 19 internal heat exchanger, 18A tube, 20 inner yoke, 21 movable magnet, 22 outer yoke, 23 linear motor, 24 piston spring, 25 displacer spring, 26 Displacer rod, 27 back Space, 28 Leaf spring, 29 Balance mass, 30 Casing, 30A Base member, 130, 141, 142, 143A, 143B, 143C, 143D Open hole, 131, 144, 144A, 144B Check valve, 140 Internal space, 140A Main space, 140B sub space, 145 partition wall, 146, 147, 148 aperture, 1420, 1430A, 1430B, 1430C, 1430D, 1470, 1480 communication pipe, DR1 piston axial direction, DR2 piston circumferential direction, DR3 working space direction, DR4 Back pressure space direction.
Claims (4)
作動媒体を封入した前記外殻体内に組み付けられたシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、
前記ピストンと前記ディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、
前記ピストンに対して前記ディスプレーサ側の反対の側に形成された背圧空間と、
前記ディスプレーサに対して前記ピストン側の反対の側に形成された膨張空間とを備え、
前記ピストンは、内部空間と、前記背圧空間側の端面から前記内部空間に達する第1孔部と、前記圧縮空間側の端面から前記内部空間に達する第2孔部と、外周面から前記内部空間に達する第3孔部とを有し、
前記第1孔部および/または第2孔部上に設けられ、前記背圧空間から前記圧縮空間へと向かう流れを許容しながら前記圧縮空間から前記背圧空間へと向かう流れを抑制する逆止弁をさらに備えた、スターリング機関。 The outer shell,
A cylinder assembled in the outer shell enclosing the working medium;
A piston that reciprocates within the cylinder;
A displacer that reciprocates with a phase difference with respect to the piston;
A compression space formed between the piston and the displacer;
A back pressure space formed on the side opposite to the displacer with respect to the piston;
An expansion space formed on the opposite side of the piston to the displacer,
The piston includes an internal space, a first hole portion that reaches the internal space from an end surface on the back pressure space side, a second hole portion that reaches the internal space from an end surface on the compression space side, and an inner surface from the outer peripheral surface. A third hole reaching the space,
A check that is provided on the first hole and / or the second hole and suppresses the flow from the compression space to the back pressure space while allowing the flow from the back pressure space to the compression space. A Stirling engine further equipped with a valve.
作動媒体を封入した前記外殻体内に組み付けられたシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、
前記ピストンと前記ディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、
前記ピストンに対して前記ディスプレーサ側の反対の側に形成された背圧空間と、
前記ディスプレーサに対して前記ピストン側の反対の側に形成された膨張空間とを備え、
前記シリンダを貫通し、前記圧縮空間から前記背圧空間に達する連通路が形成され、
前記連通路上に設けられ、前記背圧空間から前記圧縮空間へと向かう流れを許容しながら前記圧縮空間から前記背圧空間へと向かう流れを抑制する逆止弁をさらに備えた、スターリング機関。 The outer shell,
A cylinder assembled in the outer shell enclosing the working medium;
A piston that reciprocates within the cylinder;
A displacer that reciprocates with a phase difference with respect to the piston;
A compression space formed between the piston and the displacer;
A back pressure space formed on the side opposite to the displacer with respect to the piston;
An expansion space formed on the opposite side of the piston to the displacer,
A communication path that penetrates the cylinder and reaches the back pressure space from the compression space is formed,
A Stirling engine further provided with a check valve provided on the communication path and suppressing a flow from the compression space to the back pressure space while allowing a flow from the back pressure space to the compression space.
作動媒体を封入した前記外殻体内に組み付けられたシリンダと、
前記シリンダ内で往復運動するピストンと、
前記ピストンに対し位相差をもって往復運動するディスプレーサと、
前記ピストンと前記ディスプレーサとの間に形成された圧縮空間と、
前記ピストンに対して前記ディスプレーサ側の反対の側に形成された背圧空間と、
前記ディスプレーサに対して前記ピストン側の反対の側に形成された膨張空間とを備え、
前記ピストンの内部に内部空間が形成され、
前記内部空間は、前記ピストンの外周側に位置する第1空間と、該ピストンの軸心側に位置する第2空間とを有し、
前記ピストンの前記圧縮空間側の端面から前記第1空間に達する吸込孔部が形成され、前記圧縮空間から前記第1空間へと向かう流れを許容しながら前記第1空間から前記圧縮空間へと向かう流れを抑制する逆止弁が前記吸込孔部上に設けられ、
前記第1空間から前記ピストンの外周面に達する吐出孔部が形成され、
前記吸込孔部から前記第1空間に吸込まれた前記作動媒体が前記吐出孔部から前記シリンダの内周面に向かって噴出され、
前記ピストンの前記背圧空間側の端面から前記第2空間に達する第1孔部が形成され、
前記ピストンの前記圧縮空間側の端面から前記第2空間に達する第2孔部が形成された、スターリング機関。 The outer shell,
A cylinder assembled in the outer shell enclosing the working medium;
A piston that reciprocates within the cylinder;
A displacer that reciprocates with a phase difference with respect to the piston;
A compression space formed between the piston and the displacer;
A back pressure space formed on the side opposite to the displacer with respect to the piston;
An expansion space formed on the opposite side of the piston to the displacer,
An internal space is formed inside the piston,
The internal space has a first space located on the outer peripheral side of the piston and a second space located on the axial center side of the piston,
A suction hole that reaches the first space from the end surface of the piston on the compression space side is formed, and the flow from the compression space toward the first space is allowed while moving toward the first space. A check valve for suppressing flow is provided on the suction hole,
A discharge hole portion reaching the outer peripheral surface of the piston from the first space is formed,
The working medium sucked into the first space from the suction hole is ejected from the discharge hole toward the inner peripheral surface of the cylinder,
A first hole reaching the second space from the end surface on the back pressure space side of the piston is formed,
A Stirling engine in which a second hole reaching the second space from an end surface of the piston on the compression space side is formed.
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JP2005128126A JP2006308135A (en) | 2005-04-26 | 2005-04-26 | Stirling engine and stirling cooling storage |
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-
2005
- 2005-04-26 JP JP2005128126A patent/JP2006308135A/en not_active Withdrawn
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CN116816635A (en) * | 2023-08-31 | 2023-09-29 | 合肥航谱时代科技有限公司 | Linear Stirling refrigerator motor subassembly |
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