JP2869207B2 - スターリング冷凍機 - Google Patents
スターリング冷凍機Info
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- JP2869207B2 JP2869207B2 JP9748591A JP9748591A JP2869207B2 JP 2869207 B2 JP2869207 B2 JP 2869207B2 JP 9748591 A JP9748591 A JP 9748591A JP 9748591 A JP9748591 A JP 9748591A JP 2869207 B2 JP2869207 B2 JP 2869207B2
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- Japan
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- compressor
- cold finger
- heat
- stirling refrigerator
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はスターリングサイクルを
使用して１００Ｋ以下の極低温を発生させるスターリン
グ冷凍機に関する。
使用して１００Ｋ以下の極低温を発生させるスターリン
グ冷凍機に関する。
【０００２】
【従来の技術】本出願人が特願平２−４０２３５４号で
出願した従来のスターリング冷凍機では、図３に示すよ
うに、シリンダー１の内部にピストン２を往復動自在に
設けることでコンプレッサー部３を形成し、ケーシング
４の内部にディスプレーサ５を往復動自在に設けること
でコールドフィンガー部６を形成し、コンプレッサー部
３とコールドフィンガー部６との間で、作動ガスを往復
移動させることで、コンプレッサー部３の放熱部７から
放熱すると共にコールドフィンガー部６の低温部８を冷
却させている。
出願した従来のスターリング冷凍機では、図３に示すよ
うに、シリンダー１の内部にピストン２を往復動自在に
設けることでコンプレッサー部３を形成し、ケーシング
４の内部にディスプレーサ５を往復動自在に設けること
でコールドフィンガー部６を形成し、コンプレッサー部
３とコールドフィンガー部６との間で、作動ガスを往復
移動させることで、コンプレッサー部３の放熱部７から
放熱すると共にコールドフィンガー部６の低温部８を冷
却させている。
【０００３】しかしながら前記スターリング冷凍機で
は、前記コンプレッサー部３と前記コールドフィンガー
部６との互いの接続部９を、加工の容易さや強度の点か
ら金属等の熱伝導性の材料で形成しているため、この熱
伝導性材料を通して、前記放熱部７から前記コールドフ
ィンガー部６に圧縮熱が矢印Ａで示すように不所望に伝
導し、冷凍効率の低下する欠点がある。
は、前記コンプレッサー部３と前記コールドフィンガー
部６との互いの接続部９を、加工の容易さや強度の点か
ら金属等の熱伝導性の材料で形成しているため、この熱
伝導性材料を通して、前記放熱部７から前記コールドフ
ィンガー部６に圧縮熱が矢印Ａで示すように不所望に伝
導し、冷凍効率の低下する欠点がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前述の欠点を
解消し、冷凍効率の高いスターリング冷凍機を提供する
ものである。
解消し、冷凍効率の高いスターリング冷凍機を提供する
ものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、シリンダーの
内部にピストンを往復動自在に設けることでコンプレッ
サー部を形成し、ケーシングの内部にディスプレーサを
往復動自在に設けることでコールドフィンガー部を形成
し、前記コンプレッサー部と前記コールドフィンガー部
との間で、作動ガスを往復移動させることで、前記コン
プレッサー部から放熱すると共に前記コールドフィンガ
ー部の低温部を冷却してなるものであって、前記コンプ
レッサー部と前記コールドフィンガー部との互いの接続
部を、セラミックの断熱材で形成したものである。
内部にピストンを往復動自在に設けることでコンプレッ
サー部を形成し、ケーシングの内部にディスプレーサを
往復動自在に設けることでコールドフィンガー部を形成
し、前記コンプレッサー部と前記コールドフィンガー部
との間で、作動ガスを往復移動させることで、前記コン
プレッサー部から放熱すると共に前記コールドフィンガ
ー部の低温部を冷却してなるものであって、前記コンプ
レッサー部と前記コールドフィンガー部との互いの接続
部を、セラミックの断熱材で形成したものである。
【０００６】
【作用】本発明によれば、コンプレッサー部の放熱は接
続部の断熱材料で阻止されコールドフィンガー部への悪
影響が防止されるようになり、従って、スターリング冷
凍機の冷凍効率が高まる。
続部の断熱材料で阻止されコールドフィンガー部への悪
影響が防止されるようになり、従って、スターリング冷
凍機の冷凍効率が高まる。
【０００７】
【実施例】次に本発明の一実施例について説明する。
【０００８】図１において、１０はインテグラル型のス
ターリング冷凍機、１１はスターリング冷凍機１０のコ
ンプレッサー部である。１２はコンプレッサー部１１の
一部を構成するピストンで、シリンダー１３の内部に往
復動自在に設けられている。１４はピストンの駆動装置
で、モータ１５の回転力をクランク機構１６を介してピ
ストン１２に伝達する。このコンプレッサー部１１は、
シリンダー１３の外周壁にフィン状の放熱部１７を形成
している。放熱部１７の熱は、空冷又は水冷等により冷
凍機外へ排出されるが、その一部は冷凍機内の低温部へ
不所望に伝導される危惧がある。
ターリング冷凍機、１１はスターリング冷凍機１０のコ
ンプレッサー部である。１２はコンプレッサー部１１の
一部を構成するピストンで、シリンダー１３の内部に往
復動自在に設けられている。１４はピストンの駆動装置
で、モータ１５の回転力をクランク機構１６を介してピ
ストン１２に伝達する。このコンプレッサー部１１は、
シリンダー１３の外周壁にフィン状の放熱部１７を形成
している。放熱部１７の熱は、空冷又は水冷等により冷
凍機外へ排出されるが、その一部は冷凍機内の低温部へ
不所望に伝導される危惧がある。
【０００９】１８は前記コンプレッサー部１１に接続部
１９を介して接続したコールドフィンガー部である。２
０はコールドフィンガー部１８の一部を構成するディス
プレーサで、円筒状ケーシング２１の内部にバネ２２で
付勢されて往復動自在に設けられている。２３はケーシ
ング２１の一側部に形成されたバネ収容室、２４はケー
シング２１の他側部に形成された膨張室で、その周囲壁
は極低温に冷却される低温部２５を構成している。２６
はバネ収容室２３と膨張室２４を互いに連通させる連通
路、２７は連通路２６に介設した再生器で、その内部に
鉛からなるメッシュ状蓄冷材２８を収納している。バネ
収容室２３と膨張室２４には、ヘリウム、水素等からな
る作動ガスが封入されている。作動ガスはバネ収容室２
３と膨張室２４との間で往復移動する際、再生器２７の
内部を流通して再生器２７に冷熱を蓄積する。
１９を介して接続したコールドフィンガー部である。２
０はコールドフィンガー部１８の一部を構成するディス
プレーサで、円筒状ケーシング２１の内部にバネ２２で
付勢されて往復動自在に設けられている。２３はケーシ
ング２１の一側部に形成されたバネ収容室、２４はケー
シング２１の他側部に形成された膨張室で、その周囲壁
は極低温に冷却される低温部２５を構成している。２６
はバネ収容室２３と膨張室２４を互いに連通させる連通
路、２７は連通路２６に介設した再生器で、その内部に
鉛からなるメッシュ状蓄冷材２８を収納している。バネ
収容室２３と膨張室２４には、ヘリウム、水素等からな
る作動ガスが封入されている。作動ガスはバネ収容室２
３と膨張室２４との間で往復移動する際、再生器２７の
内部を流通して再生器２７に冷熱を蓄積する。
【００１０】以上の構成のスターリング冷凍機１０の動
作原理をスプリット型のものを代用して説明する。スタ
ーリング冷凍機１０では、等温圧縮過程においては図２
(Ａ)→(Ｂ)に示すようにピストン１２の上昇により作動
ガスが圧縮されその圧縮熱が放熱部１７から放熱され、
等積冷却過程においては図２(Ｂ)→(Ｃ)に示すようにバ
ネ収容室２３の作動ガスはディスプレーサ２０の下降に
より押し上げられて連通路２６から再生器２７を通りこ
の再生器２７で冷却されながら膨張室２４に流入し、そ
の後、等温膨張過程においては図２(Ｃ)→(Ｄ)に示すよ
うにピストン１２の下降により作動ガスが吸引膨張する
ことで冷却作用が生じてコールドフィンガー部１８が冷
却し、等積過熱過程においては図２(Ｄ)→(Ａ)に示すよ
うにディスプレーサ２０の上昇により膨張室２４の作動
ガスは押し出されて再生器２７に冷熱を与えながらシリ
ンダー１３に復帰移動するようになり、斯るスターリン
グサイクルが繰り返されることで、低温部２５が１００
Ｋ以下の極低温に冷却されるようになる。
作原理をスプリット型のものを代用して説明する。スタ
ーリング冷凍機１０では、等温圧縮過程においては図２
(Ａ)→(Ｂ)に示すようにピストン１２の上昇により作動
ガスが圧縮されその圧縮熱が放熱部１７から放熱され、
等積冷却過程においては図２(Ｂ)→(Ｃ)に示すようにバ
ネ収容室２３の作動ガスはディスプレーサ２０の下降に
より押し上げられて連通路２６から再生器２７を通りこ
の再生器２７で冷却されながら膨張室２４に流入し、そ
の後、等温膨張過程においては図２(Ｃ)→(Ｄ)に示すよ
うにピストン１２の下降により作動ガスが吸引膨張する
ことで冷却作用が生じてコールドフィンガー部１８が冷
却し、等積過熱過程においては図２(Ｄ)→(Ａ)に示すよ
うにディスプレーサ２０の上昇により膨張室２４の作動
ガスは押し出されて再生器２７に冷熱を与えながらシリ
ンダー１３に復帰移動するようになり、斯るスターリン
グサイクルが繰り返されることで、低温部２５が１００
Ｋ以下の極低温に冷却されるようになる。
【００１１】而して前記接続部１９は断熱材で構成して
ある。接続部１９は円盤状に形成し、前記コンプレッサ
ー部１１と前記コールドフィンガー部１８の間に介設
し、両者間の熱伝導を矢印Ｂのように小さく抑制すべく
機能する。また接続部１９は前記バネ２２の支持部を有
しこの支持部の周辺に複数の連通孔２９，２９を形成し
てある。
ある。接続部１９は円盤状に形成し、前記コンプレッサ
ー部１１と前記コールドフィンガー部１８の間に介設
し、両者間の熱伝導を矢印Ｂのように小さく抑制すべく
機能する。また接続部１９は前記バネ２２の支持部を有
しこの支持部の周辺に複数の連通孔２９，２９を形成し
てある。
【００１２】前記接続部１９の材料は、具体的には以下
の表に示すように、ガラス質フッ素ジルコニア、Ｚｒ
Ｎ、ＺｒＯ2、ＳｉＮ等の低熱伝導率のセラミックを使
用している。尚、対比のためにその他の材料の熱伝導率
についても併せて表１に示している。
の表に示すように、ガラス質フッ素ジルコニア、Ｚｒ
Ｎ、ＺｒＯ2、ＳｉＮ等の低熱伝導率のセラミックを使
用している。尚、対比のためにその他の材料の熱伝導率
についても併せて表１に示している。
【００１３】
【表１】
【００１４】前記スターリング冷凍機では、コンプレッ
サー部１１の放熱は接続部１９の断熱材料で阻止されコ
ールドフィンガー部１８への悪影響が防止されるように
なり、従って、スターリング冷凍機の冷却効率が高ま
る。
サー部１１の放熱は接続部１９の断熱材料で阻止されコ
ールドフィンガー部１８への悪影響が防止されるように
なり、従って、スターリング冷凍機の冷却効率が高ま
る。
【００１５】尚、前述の低熱伝導率の接続部に関して
は、図２に示すスプリット型のスターリング冷凍機につ
いては、前掲の表と同一材料の接続管で構成する。
は、図２に示すスプリット型のスターリング冷凍機につ
いては、前掲の表と同一材料の接続管で構成する。
【００１６】
【発明の効果】本発明は以上のように構成したから、コ
ンプレッサー部からコールドフィンガー部への熱伝導
は、両者間に介設した接続部の断熱材料で阻止され、コ
ールドフィンガー部への熱的悪影響が防止されるように
なり、従って、スターリング冷凍機の冷凍効率を高め得
る。
ンプレッサー部からコールドフィンガー部への熱伝導
は、両者間に介設した接続部の断熱材料で阻止され、コ
ールドフィンガー部への熱的悪影響が防止されるように
なり、従って、スターリング冷凍機の冷凍効率を高め得
る。
【図１】本発明の一実施例の構成図である。
【図２】本発明の一実施例の各過程の動作説明図であ
る。
る。
【図３】従来例の構成図である。
１１ コンプレッサー部 １２ ピストン １３ シリンダー １８ コールドフィンガー部 １９ 接続部 ２０ ディスプレーサ ２１ ケーシング ２５ 低温部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) F25B 9/14 520
Claims (1)
- 【請求項１】シリンダーの内部にピストンを往復動自在
に設けることでコンプレッサー部を形成し、 ケーシングの内部にディスプレーサを往復動自在に設け
ることでコールドフィンガー部を形成し、 前記コンプレッサー部と前記コールドフィンガー部との
間で、作動ガスを往復移動させることで、前記コンプレ
ッサー部から放熱すると共に前記コールドフィンガー部
の低温部を冷却してなるものであって、 前記コンプレッサー部と前記コールドフィンガー部との
互いの接続部を、セラミックの断熱材で形成したことを
特徴とするスターリング冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9748591A JP2869207B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | スターリング冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9748591A JP2869207B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | スターリング冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04327764A JPH04327764A (ja) | 1992-11-17 |
| JP2869207B2 true JP2869207B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=14193579
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9748591A Expired - Fee Related JP2869207B2 (ja) | 1991-04-26 | 1991-04-26 | スターリング冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2869207B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5093261B2 (ja) | 2010-02-22 | 2012-12-12 | 株式会社デンソー | 同期信号検出装置 |
| CN103267383B (zh) * | 2013-04-25 | 2015-04-01 | 浙江大学 | 采用全碳气凝胶回热填料的自由活塞式脉管制冷机 |
-
1991
- 1991-04-26 JP JP9748591A patent/JP2869207B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04327764A (ja) | 1992-11-17 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |