JP2955665B2 - リニアモータ式スターリング冷凍機用圧縮機 - Google Patents

リニアモータ式スターリング冷凍機用圧縮機

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JP2955665B2
JP2955665B2 JP4183502A JP18350292A JP2955665B2 JP 2955665 B2 JP2955665 B2 JP 2955665B2 JP 4183502 A JP4183502 A JP 4183502A JP 18350292 A JP18350292 A JP 18350292A JP 2955665 B2 JP2955665 B2 JP 2955665B2
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JP
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piston
compressor
spring
compression chamber
linear motor
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JP4183502A
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JPH0626721A (ja
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義貴 生田
年雄 内田
達雄 小泉
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Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02GHOT GAS OR COMBUSTION-PRODUCT POSITIVE-DISPLACEMENT ENGINE PLANTS; USE OF WASTE HEAT OF COMBUSTION ENGINES; NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • F02G2243/00Stirling type engines having closed regenerative thermodynamic cycles with flow controlled by volume changes
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

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  • Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はリニアモータ式スターリ
ング冷凍機用圧縮機に関する。
【0002】
【従来の技術】逆スターリングサイクルを利用したスタ
ーリング冷却器が赤外線撮像装置等の赤外素子冷却用と
して利用されている。
【0003】図3は従来のリニアモータ式スターリング
冷凍機用圧縮機の要部の断面図である。なお、図示のリ
ニアモータ式スターリング冷凍機用圧縮機は左右対称な
構成の対向式のものであり、その右側部分のみを示して
ある。
【0004】図において、リニアモータ式スターリング
冷凍機用圧縮機は、純鉄製のヨーク2(固定部)と、該
ヨーク2に固定されて内部に保圧空間4を形成する容器
6を有する。この保圧空間4にはたとえばヘリウム等の
ガスが充填されている。
【0005】ヨーク2には円筒形の溝8が形成されてい
る。該溝8の外周部に永久磁石10が設けられている。
溝8内には、永久磁石10と対向して可動コイル12が
挿入されている。この可動コイル12へピストン14が
固定されている。このピストン14は、真鍮製またはア
ルミニウム製である。
【0006】ピストン14の左端とヨーク2との間には
圧縮室16が形成されている。また、圧縮室16からの
ガスリークを低減させるため、ピストン14の周面にシ
ール18が設けられている。
【0007】圧縮室16内のガスはピストン14によっ
て圧縮/膨張を繰り返して脈動を発生する。この脈動は
接続配管17を介して図示しない冷却部へ伝達される。
アルミニウム製のバネ受け台22がボルト20およびナ
ット21を介してヨーク2へ固定されている。
【0008】ピストン14の右端とバネ受け台22との
間にはバネ24が設けられている。ピストン14はこの
バネ24によって支えられ、中立位置が決められてい
る。また、バネ24は、ピストンの往復動に関して共振
周波数を定め、電源の周波数と同期させる機能も有す
る。なお、図示したピストン14は中立位置にある。
【0009】このバネ24はたとえばJIS SWPB
等の非磁性体である。圧縮室16の左端とナット21の
間の距離Lはたとえば約110mmである。可動コイル
12には容器6の外部の図示しないAC電源からのフレ
キシブルリード線26が接続されている。このフレキシ
ブルリード線26を介して可動コイル12へ電流を供給
すると、フレミングの法則による力が発生し、ピストン
14を駆動する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述のリニアモータ式
スターリング冷凍機用圧縮機においては、ピストン14
を支持するバネ24がピストン14から、圧縮ストロー
クの反対側(図面右方向)に延在して設けられているの
で、圧縮機の全長(図面の左右方向の全長)が長くな
り、小型化には限界があった。
【0011】本発明の目的は、全長を短くして小型化を
図ることができるリニアモータ式スターリング冷凍機用
圧縮機を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明のリニアモータ式
スターリング冷凍機用圧縮機は、固定部と、固定部内に
形成された圧縮室と、圧縮室内のガスを圧縮するピスト
ンと、一端をピストンに支持され、圧縮ストローク側に
延在して他端を固定部に支持されたバネと、を備えるこ
とを特徴とする。
【0013】バネは、たとえばピストンの圧縮室内に配
置するか、あるいは、ピストンの、圧縮室とは反対側の
端部と固定部の外周部との間に配置する。
【0014】
【作用】ピストンが往復動すると、圧縮室内のガスが圧
縮・膨張を繰り返して脈動を発生する。このピストンの
中立位置はバネにより定められる。
【0015】バネは一端をピストンに支持され、圧縮ス
トローク側に延在して他端を固定部に支持されているの
で、圧縮機の全長を短くすることができる。
【0016】
【実施例】以下、図面に基づいて本発明の実施例を説明
する。図1(A)は本発明によるリニアモータ式スター
リング冷凍機用圧縮機の一実施例の要部の断面図であ
る。なお、図示のリニアモータ式スターリング冷凍機用
圧縮機は左右対称な構成の対向式のものであり、その右
側部分のみを示してある。
【0017】図において、リニアモータ式スターリング
冷凍機用圧縮機は、純鉄製のヨーク2(固定部)と、該
ヨーク2に固定されて内部に保圧空間4を形成する容器
6を有する。この保圧空間4にはたとえばヘリウム等の
ガスが充填されている。
【0018】ヨーク2には円筒形の溝8が形成されてい
る。該溝8の外周部に永久磁石10が設けられている。
溝8内には、永久磁石10と対向して可動コイル12が
挿入されている。この可動コイル12へピストン14が
固定されている。このピストン14は、真鍮製またはア
ルミニウム製である。
【0019】ピストン14の左端とヨーク2との間には
圧縮室16が形成されている。また、圧縮室16からの
ガスリークを低減させるため、ピストン14の周面にシ
ール18が設けられている。
【0020】ヨーク2には接続配管17が接続されてい
る。この接続配管17は図示しない冷却部へ接続されて
いる。また、ヨーク2内にはこの圧縮室16と接続配管
17とを連通するガス通路19が形成されている。
【0021】圧縮室16内のガスはピストン14によっ
て圧縮/膨張を繰り返して脈動を発生する。この脈動は
ガス通路19、接続配管17を経て図示しない冷却部へ
伝達される。
【0022】ピストン14の圧縮室側端部にはバネ受け
部28が設けられている。また、ヨーク2にもバネ受け
部30が設けられている。このバネ受け部30は、ガス
通路19が圧縮室16側へ開口する部分に形成されてい
る。
【0023】図1(B)は、ヨーク2のバネ受け部30
の断面図を示す。ガス通路19の圧縮室16側先端部に
円筒形の突起19Aが設けられている。この突起19A
の外周面にバネ受け溝31が形成されている。
【0024】図1(C)は、ピストン14のバネ受け部
28の断面図を示す。ピストン14の圧縮室側端部には
円周形の溝15が形成されている。この溝15により画
成される小円筒部14Aの底部にバネ受け溝29が形成
されている。
【0025】これら2つのバネ受け部28,30の間に
コイル状バネ32が設けられている。したがって、バネ
32は、ピストン14から圧縮ストローク側に延在して
配置されている。なお、本明細書において、『圧縮スト
ローク側に延在する』とは、ピストン14が圧縮行程を
行なう方向(図面左方向)に延在することをいうものと
する。
【0026】ピストン14はこのバネ32によって支え
られ、中立位置が決められている。また、バネ32は、
ピストンの往復動に関して共振周波数を定め、電源の周
波数と同期させる機能も有する。なお、図示したピスト
ン14は中立位置にある。
【0027】このバネ32はたとえばJIS SWPB
等の非磁性体である。可動コイル12には容器6の外部
の図示しないAC電源からのフレキシブルリード線26
が接続されている。このフレキシブルリード線26を介
して可動コイル12へ電流を供給すると、フレミングの
法則による力が発生し、ピストン14を駆動する。
【0028】本実施例においては、バネ32をピストン
14の圧縮室側端部とヨーク2間に設けたので、圧縮機
の全長を短くすることができる。図3に示したスターリ
ング冷凍機用圧縮機と同性能のスターリング冷凍機用圧
縮機に本実施例を適用した結果、圧縮室16の左端とピ
ストン14の右端の距離Lは約40mmとなった。
【0029】図2は本発明によるリニアモータ式スター
リング冷凍機用圧縮機の他の実施例の要部の断面図であ
る。なお、図1の実施例と同様、ピストン14は中立位
置にある。
【0030】図において、ピストン14の右端(圧縮室
16から遠い側の端部)にフランジ34が形成されてい
る。このフランジ34の外周部から圧縮室16側に突出
してバネ受け部36が形成されている。バネ受け部36
にはバネ受け溝37が形成されている。
【0031】また、ヨーク2の外周にバネ受け部38が
形成されている。このバネ受け部38にもバネ受け溝3
9が形成されている。これら2つのバネ受け部36,3
8の間にコイル状バネ32が設けられている。したがっ
て、バネ32は、ピストン14から圧縮ストローク側に
延在して配置されている。なお、圧縮室16およびピス
トン14は図3に示す従来例同様の構成であり、ここに
図1のようなバネ機構は設けられていない。
【0032】本実施例が図1の実施例と異なるのは上述
のバネ受けおよびバネのみであり、その他の部品または
要素は同一なので説明を省略する。本実施例において
は、バネ32をピストン14の右端とヨーク2の外周と
の間に設けたので、圧縮機の全長を短くすることができ
る。
【0033】図3に示したスターリング冷凍機用圧縮機
と同性能のスターリング冷凍機用圧縮機に本実施例を適
用した結果、圧縮室16の左端とピストン14の右端の
距離Lは約40mmとなった。
【0034】以上、図面に示した実施例に基づいて本発
明を説明したが、本発明はこれらの実施例には限定され
ず、種々変形可能である。たとえば、本発明は、左右対
称な構成の対向式リニアモータ式スターリング冷凍機用
圧縮機だけではなく、圧縮室16が1つだけのリニアモ
ータ式スターリング冷凍機用圧縮機にも適用可能であ
る。
【0035】また、フレキシブルリード線26を可動コ
イル12へ接続して電流を供給する例を示したが、他の
方法で電流を供給してもよい。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、全長を短くして小型化
を図ることができるリニアモータ式スターリング冷凍機
用圧縮機が提供される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明によるリニアモータ式スターリング冷凍
機用圧縮機の一実施例を示し、(A)は要部の断面図、
(B)はヨークのバネ受け部の断面図、(C)はピスト
ンのバネ受け部の断面図である。
【図2】本発明によるリニアモータ式スターリング冷凍
機用圧縮機の他の実施例の要部の断面図である。
【図3】従来のリニアモータ式スターリング冷凍機用圧
縮機の要部の断面図である。
【符号の説明】
2 ヨーク(固定部) 4 保圧空間 6 容器 8 溝 10 永久磁石 12 可動コイル 14 ピストン 14A 小円筒部 15 溝 16 圧縮室 17 接続配管 18 シール 19 ガス通路 19A 突起 20 ボルト 21 ナット 22 バネ受け台 24 バネ 26 フレキシブルリード線 28,30 バネ受け部 29,31 バネ受け溝 32 バネ 34 フランジ 36,38 バネ受け部 37,39 バネ受け溝
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平1−114672(JP,A) 特開 平5−126042(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) F25B 9/14 520

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】固定部と、 前記固定部内に形成された圧縮室と、 前記圧縮室内のガスを圧縮するピストンと、 一端を前記ピストンに支持され、圧縮ストローク側に延
    在して他端を前記固定部に支持されたバネと、を備える
    ことを特徴とする、リニアモータ式スターリング冷凍機
    用圧縮機。
  2. 【請求項2】前記バネは、前記ピストンの前記圧縮室内
    に配置されていることを特徴とする、請求項1記載のリ
    ニアモータ式スターリング冷凍機用圧縮機。
  3. 【請求項3】前記バネは、前記ピストンの、前記圧縮室
    とは反対側の端部と前記固定部の外周部との間に配置さ
    れていることを特徴とする、請求項1記載のリニアモー
    タ式スターリング冷凍機用圧縮機。
JP4183502A 1992-07-10 1992-07-10 リニアモータ式スターリング冷凍機用圧縮機 Expired - Lifetime JP2955665B2 (ja)

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