JP3117454U - Vibration isolator and Stirling engine using the same - Google Patents

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JP3117454U JP2005008294U JP2005008294U JP3117454U JP 3117454 U JP3117454 U JP 3117454U JP 2005008294 U JP2005008294 U JP 2005008294U JP 2005008294 U JP2005008294 U JP 2005008294U JP 3117454 U JP3117454 U JP 3117454U
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田中 章三
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Abstract

【課題】例えばスターリング機関のような運転に振動を伴う装置に用いる防
振装置の長寿命化を図る。
【解決手段】質量体37と、質量体支持バネ23とを備え、振動低減対象となる振動体の振動を低減する防振装置42において、前記質量体支持バネに防錆処理を施すことで、質量体支持バネに発生する錆びを防止し、防振装置の長寿命化を図る。
【選択図】図1
An object of the present invention is to prolong the service life of a vibration isolator used in a device that vibrates during operation, such as a Stirling engine.
In a vibration isolator 42 that includes a mass body 37 and a mass body support spring 23 and reduces vibration of a vibration body that is a target for vibration reduction, the mass body support spring is subjected to rust prevention treatment, Prevents rust generated in the mass support spring and extends the life of the vibration isolator.
[Selection] Figure 1

Description

本考案は、振動を発する装置の振動を低減するための防振装置(動吸振器)に関するものであり、例えばスターリング機関に応用されるものである。   The present invention relates to a vibration isolator (dynamic vibration absorber) for reducing vibration of a device that generates vibration, and is applied to, for example, a Stirling engine.

図1は、フリーピストン型スターリング冷凍機の一例の断面図である。スター
リング冷凍機は、作動ガスの充填された耐圧容器4内に配置されるシリンダ3A
,3Bに挿入され同軸上で往復動するピストン1及びディスプレーサ2と、ピス
トン1を駆動する駆動機構であるリニアモータ16とを備えている。耐圧容器4
の軸方向のコールドヘッド13と反対側の端部には、装置の防振用の防振装置4
2が配置されている。防振装置42は、主に、質量体支持バネ23と質量体37
とから構成されており、板バネ231のバネ定数と、系の質量から求まる共振周
波数が、ピストン1の振動系及びディスプレーサ2の振動系が有する共振周波数
と同一になるように設計されたものである。このような構成により、防振装置4
2は、ピストン1の運動にともなって振動が発生した場合にその振動を受けて共
振し、振動エネルギーを熱エネルギーに変換して、スターリング冷凍機及び防振
装置42の全体から外部に放出される振動エネルギーを低減することができる。
FIG. 1 is a cross-sectional view of an example of a free piston type Stirling refrigerator. The Stirling refrigerator is a cylinder 3A arranged in a pressure vessel 4 filled with working gas.
, 3B, and a piston 1 and a displacer 2 that reciprocate on the same axis, and a linear motor 16 that is a drive mechanism for driving the piston 1. Pressure vessel 4
An anti-vibration device 4 for anti-vibration of the device is provided at the end opposite to the cold head 13 in the axial direction.
2 is arranged. The vibration isolator 42 is mainly composed of the mass support spring 23 and the mass 37.
The resonance frequency obtained from the spring constant of the leaf spring 231 and the mass of the system is designed to be the same as the resonance frequency of the vibration system of the piston 1 and the vibration system of the displacer 2. is there. With this configuration, the vibration isolator 4
2, when vibration is generated in accordance with the movement of the piston 1, it resonates by receiving the vibration, converts the vibration energy into heat energy, and is released to the outside from the entire Stirling refrigerator and vibration isolator 42. Vibration energy can be reduced.

防振装置42に用いる板バネ231は図2に示すように形成されるものである
。図2(a)は、板バネ231の一例の平面図であり、図2(b)はその側面断
面図である。板バネ231は、所定の径及び厚みを有するステンレス鋼製の円板
をベースとして、この円板に渦巻状のスリット232を4つ円周方向に繰り返す
ように等間隔に設け、さらにボルト38を挿通するための貫通穴233を円板の
中心に設け、またさらに、固定軸40を挿通するための貫通穴234を、スリッ
ト232の外周側端部の延長上に固定軸の数に対応して設けたものである。この
スリット232、貫通穴233、234を配置する加工は例えばレーザ加工によ
り行なう。
The leaf spring 231 used for the vibration isolator 42 is formed as shown in FIG. FIG. 2A is a plan view of an example of the leaf spring 231, and FIG. 2B is a side sectional view thereof. The leaf springs 231 are based on a stainless steel disk having a predetermined diameter and thickness, and are provided at regular intervals so that four spiral slits 232 are repeated in the circumferential direction. Further, bolts 38 are provided. A through hole 233 for insertion is provided in the center of the disk, and further, a through hole 234 for insertion of the fixed shaft 40 is provided on the extension of the outer peripheral side end of the slit 232 corresponding to the number of fixed shafts. It is provided. Processing for arranging the slit 232 and the through holes 233 and 234 is performed by laser processing, for example.

上記の加工を行った結果、これらのスリット232の間には、円板の中心部か
ら渦巻状に取り残される形で腕部235が形成され、その腕部235により円板
の板面に対して垂直な方向、すなわち軸方向に所定の弾性係数を有するものとな
る。

なお、図2に示す形状はあくまでも一例であり、この板バネ231のバネ定数
の範囲は、円板の径や厚みによってある程度決まり、一つのスリット232の形
状やその繰り返しの連続数に応じて、その範囲内にある所定値にバネ定数を設定
することができる。
As a result of the above processing, an arm portion 235 is formed between the slits 232 in a spiral shape from the center portion of the disk, and the arm portion 235 forms a disk surface of the disk. It has a predetermined elastic modulus in the vertical direction, that is, in the axial direction.

The shape shown in FIG. 2 is merely an example, and the range of the spring constant of the leaf spring 231 is determined to some extent by the diameter and thickness of the disc, and depends on the shape of one slit 232 and the number of consecutive repetitions thereof. The spring constant can be set to a predetermined value within the range.

一般に、ステンレス鋼はクロム層による不導体膜を形成しているため、錆びに
強く、塩水滴下条件であっても錆びが発生しない材料である。従って、特に防錆
処理をせずとも錆びなどは発生せず、経年的な劣化もそれほど考慮しなくてもよ
いものである。しかしながら、例えばレーザ加工や放電加工のように高温を使用
して加工された場合は、その熱により加工断面のクロム層が壊れるため、錆びが
発生しやすくなる。
In general, stainless steel is a material that is resistant to rust because it forms a non-conductive film with a chromium layer, and does not generate rust even under salt water dripping conditions. Therefore, no rust or the like is generated even if the rust prevention treatment is not performed, and it is not necessary to consider so much deterioration over time. However, when processing is performed using a high temperature such as laser processing or electric discharge processing, the chrome layer in the processing cross section is broken by the heat, and thus rust is likely to occur.

特に、スターリング冷凍機の装置外部に設けられた防振装置42の板バネ23
1表面は、常に外気に触れているため加工断面のエッジ部に赤錆が発生しやすく
、錆びが発生したところが劣化してしまい強度が弱くなる。また、防振装置の板
バネは、スターリング冷凍機の運転により装置の振動にともなって軸方向に激し
く振動するものであるため、腕部235の付け根部236には繰り返し大きな応
力が作用する。したがって、この付近の加工断面のエッジ部に発生した赤錆の発
生にともなって強度低下した箇所が亀裂へと発展し、最終的には破断に至ること
になる。このように、板バネ231が破断すると、防振効果がなくなるだけでな
く、板バネ自信が異音を発生するようになるため、装置の振動及び騒音が増大す
る結果となる。
In particular, the leaf spring 23 of the vibration isolator 42 provided outside the Stirling refrigerator.
Since one surface is always in contact with the outside air, red rust is likely to be generated at the edge of the processed cross section, where the rust is deteriorated and the strength is weakened. Further, since the leaf spring of the vibration isolator vibrates violently in the axial direction along with the vibration of the apparatus due to the operation of the Stirling refrigerator, a large stress is repeatedly applied to the base portion 236 of the arm portion 235. Therefore, the portion where the strength is reduced due to the occurrence of red rust generated at the edge portion of the processed cross section in the vicinity develops into a crack, and eventually the fracture occurs. As described above, when the leaf spring 231 is broken, not only the vibration-proofing effect is lost, but also the leaf spring confidence generates abnormal noise, resulting in an increase in vibration and noise of the apparatus.

本考案は、上記従来の問題に鑑みてなされたものであり、長寿命の防振装置を
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-described conventional problems, and an object thereof is to provide a long-life vibration isolator.

上記目的を達成するために本考案は、質量体と、前記質量体を支持する質量体
支持バネとを備え、振動低減対象となる振動体の振動を低減する防振装置におい
て、前記質量体支持バネに防錆処理を施したことを特徴とする防振装置をその構
成とする。
In order to achieve the above object, the present invention includes a mass body and a mass body support spring that supports the mass body, wherein the mass body support is provided in a vibration isolator that reduces vibration of a vibration body that is a vibration reduction target. The vibration isolator is characterized in that the spring is subjected to rust prevention treatment.

その防錆処理には防錆塗装が好適である。他の防錆処理としては、加工後に酸
によって加工により変質した箇所を除去しクロム層を再生させる方法、加工後に
表面を研磨することによって加工により変質した箇所を除去しクロム層を再生さ
せる方法があるが、防錆塗装を施す方が最も確実に錆びを防止できる。なお、防
錆塗装としては、アクリル樹脂の電着塗装が好適に用いられる。アクリル樹脂は
、耐候性が良いためであり、これにより非常に長時間、板バネに錆びが発生する
ことを防止することができる。
Rust prevention coating is suitable for the rust prevention treatment. As other rust prevention treatments, there are a method of removing a portion altered by processing with acid after processing and regenerating the chromium layer, a method of removing a portion altered by processing by polishing the surface after processing and regenerating the chromium layer. However, rust prevention can be most reliably prevented by applying rust-proof coating. In addition, as an antirust coating, the electrodeposition coating of an acrylic resin is used suitably. This is because the acrylic resin has good weather resistance, which can prevent the leaf spring from being rusted for a very long time.

以上説明したように本考案では、質量体と、前記質量体を支持する質量体支持
バネとを備え、振動低減対象となる振動体の振動を低減する防振装置(動吸振器)において、
ステンレス鋼製の前記質量体支持バネに防錆処理を施すことにより、防振装置(動吸振器)を長寿命化すること
が可能である。
As described above, in the present invention, in the vibration isolator (dynamic vibration absorber) that includes the mass body and the mass body support spring that supports the mass body and reduces the vibration of the vibration body that is the object of vibration reduction,
By subjecting the mass body support spring made of stainless steel to a rust prevention treatment, it is possible to extend the life of the vibration isolator (dynamic vibration absorber).

また、これを用いたスターリング機関は、長期間にわたって防振装置が壊れる
ことなく運転することが可能である。
In addition, a Stirling engine using this can be operated for a long period of time without breaking the vibration isolator.

以下に、防振装置を用いて防振を行う対象の例として、フリーピストン型スタ
ーリング冷凍機の防振を行う場合について説明する。
Hereinafter, as an example of an object to be subjected to vibration isolation using the vibration isolation device, a case where vibration isolation of a free piston type Stirling refrigerator will be described.

図1は、フリーピストン型スターリング冷凍機の一例を示す断面図である。こ
のスターリング冷凍機は、耐圧容器4内に配置された諸構成により、スターリン
グサイクルを動作させコールドヘッド13を冷却するものである。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a free piston type Stirling refrigerator. This Stirling refrigerator is configured to operate the Stirling cycle and cool the cold head 13 with various configurations arranged in the pressure vessel 4.

各構成について説明すると、耐圧容器4は、主に、背面空間8側に配置される

ベッセル4Bと、作動空間7側に配置される外筒3Cとから形成される。ベッセ
ル4Bは、さらに二つの構造体に分割されており、コールドヘッド13側がベッ
セル本体4Dであり、コールドヘッド13側とは相対する側(以下、本明細書に
おいては防振装置側と称する。なお、組み立て構造を説明する際において、まだ
防振装置42が組まれていない場合にも、説明の便宜上、完成品の状態を基準と
して防振装置側の語を使用する。)がベッセルキャップ4Cである。
Explaining each configuration, the pressure vessel 4 is mainly disposed on the back space 8 side.

It is formed from a vessel 4B and an outer cylinder 3C arranged on the working space 7 side. The vessel 4B is further divided into two structures, the cold head 13 side being the vessel body 4D, and the side facing the cold head 13 side (hereinafter referred to as the vibration isolator side in this specification). In the description of the assembly structure, even when the vibration isolator 42 is not assembled yet, for the convenience of explanation, the term on the vibration isolator side is used on the basis of the state of the finished product. is there.

耐圧容器4内には、連通穴12Aを備えて接合されたシリンダ3A及びシリン
ダ3Bが配置される。シリンダ3A,3Bには、シリンダ3A及び3Bの軸と同
軸上で往復動可能なピストン1及びディスプレーサ2とが挿入されており、更に
は、ピストン1を駆動するリニアモータ16がシリンダ3Aの外側に備えられて
いる。
In the pressure vessel 4, a cylinder 3 </ b> A and a cylinder 3 </ b> B joined with a communication hole 12 </ b> A are disposed. A piston 1 and a displacer 2 that can reciprocate on the same axis as the cylinders 3A and 3B are inserted into the cylinders 3A and 3B. Further, a linear motor 16 that drives the piston 1 is disposed outside the cylinder 3A. Is provided.

耐圧容器4内は大別して2つの空間に仕切られており、その一つは主にベッセ
ル4Bとピストン1により囲まれる背面空間8であり、他の一つは主にピストン
1、外筒3C、及びコールドヘッド13によって囲まれる作動空間7である。そ
して、作動空間7はディスプレーサ2によってさらに二つの空間に仕切られてお
り、ディスプレーサ2とピストン1の間に存在する空間が圧縮空間9、ディスプ
レーサ2とコールドヘッド13の間に存在する空間が膨張空間10である。
The inside of the pressure vessel 4 is roughly divided into two spaces, one of which is a back space 8 mainly surrounded by the vessel 4B and the piston 1, and the other one is mainly the piston 1, the outer cylinder 3C, And a working space 7 surrounded by the cold head 13. The working space 7 is further divided into two spaces by the displacer 2, the space existing between the displacer 2 and the piston 1 is the compression space 9, and the space existing between the displacer 2 and the cold head 13 is the expansion space. 10.

この圧縮空間9と膨張空間10はシリンダ3Bと外筒3Cとの間に形成された
連通路12を介して連通しており、連通路12内には、高温側内部熱交換器21
、再生器11、低温側内部熱交換器22が圧縮空間9から膨張空間10に向かっ
て順に配置されている。
The compression space 9 and the expansion space 10 communicate with each other via a communication path 12 formed between the cylinder 3B and the outer cylinder 3C. In the communication path 12, a high temperature side internal heat exchanger 21 is provided.
The regenerator 11 and the low temperature side internal heat exchanger 22 are arranged in order from the compression space 9 toward the expansion space 10.

コールドヘッド13は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導性材料を略有底円筒
状に形成されたものであり、底部13Aがシリンダ3Bの開口と対向し、淵部1
3Bが低温側内部熱交換器22と対向するよう配置される。また、ウォームヘッ
ド41は、銅やアルミニウムなどの高熱伝導性材料をリング状に形成したもので
あり、その内周が高温側内部熱交換器21の外周と対向して配置される。
The cold head 13 is formed of a high thermal conductivity material such as copper or aluminum in a substantially bottomed cylindrical shape, and the bottom portion 13A faces the opening of the cylinder 3B.
3B is arrange | positioned so that the low temperature side internal heat exchanger 22 may be opposed. The worm head 41 is formed by forming a high thermal conductivity material such as copper or aluminum in a ring shape, and the inner circumference thereof is arranged to face the outer circumference of the high temperature side internal heat exchanger 21.

ピストン1は、円柱状の構造体であり、その中心軸にロッド2aを挿通可能な
貫通穴1aが加工され、さらには、圧縮空間9によって圧縮された冷媒をピスト
ン1の外周面とシリンダ3Aの間の隙間に放出しベアリング効果を持たせるガス
ベアリング(不図示)が備えられる。
The piston 1 is a cylindrical structure, and a through hole 1a into which the rod 2a can be inserted is processed at the center axis thereof. Further, the refrigerant compressed by the compression space 9 is used as a refrigerant between the outer peripheral surface of the piston 1 and the cylinder 3A. A gas bearing (not shown) is provided for releasing the gap between them to provide a bearing effect.

ディスプレーサ2は、円柱状の構造体であり、圧縮空間9によって圧縮された
冷媒をディスプレーサ2の外周面とシリンダ3Bの間の隙間に放出しベアリング
効果を持たせるガスベアリング(不図示)が備えられる。そして、このディスプ
レーサ2のピストン1配置側の面にはロッド2aが取付けられ、ロッド2aはピ
ストン1の貫通穴1aに挿通される。ロッド2aのディスプレーサ2側とは相対
する側の端部には、ネジ部2bが加工されている。
The displacer 2 is a cylindrical structure, and is provided with a gas bearing (not shown) that discharges the refrigerant compressed by the compression space 9 to the gap between the outer peripheral surface of the displacer 2 and the cylinder 3B to provide a bearing effect. . A rod 2 a is attached to the surface of the displacer 2 on the piston 1 arrangement side, and the rod 2 a is inserted through the through hole 1 a of the piston 1. A threaded portion 2b is machined at the end of the rod 2a opposite to the displacer 2 side.

リニアモータ16は、主に、環状に配置された永久磁石15と、永久磁石15
を保持するスリーブ14と、アウターヨーク17Aと、インナーヨーク17Bと
から構成される。アウターヨーク17Aは、略コ字状の平板鉄心を環状に積層固
定したものの内部にボビンに巻回したコイル20を配置したものを、非磁性体で
軸方向両側から挟みこんで形成され、インナーヨーク17Bは、平板鉄心を環状
に積層固定し形成される。アウターヨーク17Aの内周とインナーヨーク17B
の外周との間には隙間19が形成されており、その隙間19にはスリーブ14に

保持された永久磁石15が配置される。
The linear motor 16 is mainly composed of a permanent magnet 15 arranged in an annular shape and a permanent magnet 15.
Is comprised of an outer yoke 17A and an inner yoke 17B. The outer yoke 17A is formed by sandwiching a coil 20 wound around a bobbin inside a substantially U-shaped flat iron core that is laminated in a ring shape, and sandwiching it from both sides in the axial direction with a non-magnetic material. 17B is formed by laminating and fixing flat iron cores in an annular shape. Inner yoke 17B and inner circumference of outer yoke 17A
A gap 19 is formed between the outer circumference of the sleeve 14 and the sleeve 14 is formed in the gap 19.

A held permanent magnet 15 is arranged.

スリーブ14は有底円筒状をしており、その周縁部14cの先端側の内周に環
状の掘り込みが設けられている。そして、その掘り込みに複数辺の円弧状の永久
磁石15が全体として環状になるように配置される。スリーブ14の底部14b
の中心にはロッド2aが挿通可能な貫通穴が設けられ、その貫通穴の周縁から周
縁部14c形成側とは相対する側に突出し内周面に螺子穴を備えたボス部14a
が形成される。そして、底部14bの周縁部14c配置側の面には、ピストン1
が、そのピストン1の軸と底部14bの中心が同軸に配置されるように調整され
、ボルト等の固定手段を用いて固定される。
The sleeve 14 has a bottomed cylindrical shape, and an annular digging is provided on the inner periphery on the tip side of the peripheral edge portion 14c. Then, the arcuate permanent magnets 15 having a plurality of sides are arranged in an annular shape as a whole. The bottom 14b of the sleeve 14
A through hole into which the rod 2a can be inserted is provided at the center of the boss portion 14a.
Is formed. The piston 1 is disposed on the surface of the bottom 14b on the side where the peripheral edge 14c is arranged.
However, it is adjusted so that the axis of the piston 1 and the center of the bottom portion 14b are arranged coaxially, and is fixed using a fixing means such as a bolt.

アウターヨーク17Aの防振装置側の端面には、その端面から防振装置側に向
かって、ピストン支持バネ5、及びディスプレーサ支持バネ6を固定するための
固定軸24が3本以上の複数本(例えば4本)立設される。なお、この固定軸2
4には、その外周に螺子が形成されていて、ナット25の上面がボス部14aの上面と略同一高さとなるように、ナット25が螺着されている。
A plurality of three or more fixing shafts 24 for fixing the piston support spring 5 and the displacer support spring 6 from the end surface toward the vibration isolator side are provided on the end surface of the outer yoke 17A on the vibration isolator side. For example, 4). This fixed shaft 2
4, a screw is formed on the outer periphery of the nut 4. The nut 25 is screwed so that the upper surface of the nut 25 is substantially flush with the upper surface of the boss portion 14a.

ピストン支持バネ5は、図2と同様な形状を有する円板型の2枚の板バネ51
,51から成り、両板バネ51,51の間にスペーサ26を挟んで重ね、板バネ
51の中心の貫通穴とスペーサ26の貫通穴に挿通した穴あきボルト28とスリ
ーブ14のボス部14aとを嵌合することにより、ピストン支持バネ5にピスト
ン1が固定される。板バネ51の周囲の数箇所にも貫通穴が設けられており、両
板バネ51,51の間にはスペーサ27が挟まれ、板バネ51の周囲の貫通穴と
スペーサ27の貫通穴に固定軸24が挿通されている。
The piston support spring 5 includes two disc-shaped plate springs 51 having the same shape as in FIG.
, 51, and sandwiching the spacer 26 between the two leaf springs 51, 51, the perforated bolt 28 inserted through the center through hole of the leaf spring 51 and the through hole of the spacer 26, and the boss portion 14 a of the sleeve 14. The piston 1 is fixed to the piston support spring 5 by fitting. Through holes are also provided at several locations around the leaf spring 51, the spacer 27 is sandwiched between the leaf springs 51, 51, and fixed to the through hole around the leaf spring 51 and the through hole of the spacer 27. The shaft 24 is inserted.

ディスプレーサ支持バネ6は、図2と同様な形状を有する円板型の2枚の板バ
ネ61,61から成り、両板バネ61,61の間にスペーサ30を挟んで重ね、
板バネ61の中心の貫通穴とスペーサ30の貫通穴に挿通したロッド2aのネジ
部2bとナット32とを螺合することにより、ディスプレーサ支持バネ6にディ
スプレーサ2が固定される。板バネ61の周囲の数箇所にも貫通穴が設けられて
おり、両板バネ61,61の間にはスペーサ31が挟まれ、上記ピストン支持バ
ネ5上に所定の高さを有するスペーサ29を介して、板バネ61の周囲の貫通穴
とスペーサ29,31の貫通穴に固定軸24が挿通されている。
The displacer support spring 6 is composed of two disc-shaped plate springs 61 and 61 having the same shape as in FIG. 2, and the spacer 30 is sandwiched between the two plate springs 61 and 61.
The displacer 2 is fixed to the displacer support spring 6 by screwing the threaded portion 2b of the rod 2a inserted through the through hole in the center of the leaf spring 61 and the through hole of the spacer 30 and the nut 32. Through holes are provided in several places around the leaf spring 61, the spacer 31 is sandwiched between the leaf springs 61, 61, and a spacer 29 having a predetermined height is placed on the piston support spring 5. The fixed shaft 24 is inserted through the through hole around the leaf spring 61 and the through holes of the spacers 29 and 31.

最終的に、ピストン支持バネ5及びディスプレーサ支持バネ6は、両者の上下
から固定軸24に差し込まれたナット33を締め付けることにより、スターリング冷凍機に組み込まれている。このようにしてピストン支持バネ5及びディスプレーサ支持バネ6をスターリング冷凍機に組み込んだ後、リニアモータ16への電源供給用配線などの必要な結線を済ませ、ベッセル本体4Dにベッセルキャップ4Cを溶接し固定する。
Finally, the piston support spring 5 and the displacer support spring 6 are incorporated in the Stirling refrigerator by tightening nuts 33 inserted into the fixed shaft 24 from above and below. After the piston support spring 5 and the displacer support spring 6 are assembled in the Stirling refrigerator in this way, necessary connections such as power supply wiring to the linear motor 16 are completed, and the vessel cap 4C is welded and fixed to the vessel body 4D. To do.

また、耐圧容器4の軸方向のコールドヘッド13と反対側の端部には、スター
リング冷凍機の防振用の防振装置42が配置される。防振装置42は、主に、質
量体支持バネ23と質量体37とから構成されており、板バネ231のバネ定数
と、系の質量から求まる共振周波数が、ピストン1の振動系及びディスプレーサ
2の振動系が有する共振周波数と同一になるように設計されたものである。この
ように設計することにより、ピストン1及びディスプレーサ2の運転に基づく振
動エネルギーを受けて、防振装置42が激しく振動することになり、それによっ
て、振動エネルギーを打ち消し、結果的にスターリング冷凍機全体の振動を低減することができる。

質量体支持バネ23は、従来と同様に図2のような形状の板バネ231から成
り、ステンレス鋼製の円盤をレーザ加工して図2のような形状とした後、円盤の
全体に防錆塗装を施したものである。この防錆塗装は、アクリル樹脂の電着塗装
により行なう。アクリル樹脂は優れた耐候性を有することから、防錆には極めて
有用な塗装である。
A vibration isolator 42 for vibration isolation of the Stirling refrigerator is disposed at the end of the pressure vessel 4 opposite to the cold head 13 in the axial direction. The vibration isolator 42 is mainly composed of a mass body support spring 23 and a mass body 37, and the resonance frequency obtained from the spring constant of the leaf spring 231 and the mass of the system is the vibration system of the piston 1 and the displacer 2. It is designed to be the same as the resonance frequency of the vibration system. By designing in this way, the vibration isolator 42 vibrates violently upon receiving vibration energy based on the operation of the piston 1 and the displacer 2, thereby canceling the vibration energy and consequently the entire Stirling refrigerator. Can be reduced.

The mass support spring 23 is formed of a plate spring 231 having a shape as shown in FIG. 2 as in the conventional case, and a stainless steel disk is laser processed into a shape as shown in FIG. Painted. This rust-proof coating is performed by electrodeposition coating of acrylic resin. Since acrylic resin has excellent weather resistance, it is a very useful coating for rust prevention.

このような防錆塗装を施すことにより、ステンレス鋼の表面は耐候性の高いア
クリル樹脂の塗膜によってガードされ、外気と直接触れることがないため、酸化
皮膜が生じず、錆びに強くなる。しかもこの塗膜は電着塗装のため、ステンレス
鋼表面との親和性が極めて高く、繰り返し応力が作用してもひび割れたり剥がれ
たりしにくいので、激しい塑性変形を伴う過酷な条件でも防錆効果が持続する。
By applying such a rust-proof coating, the surface of the stainless steel is guarded by an acrylic resin coating film having high weather resistance and does not come into direct contact with the outside air, so that an oxide film is not formed and it is resistant to rust. Moreover, since this coating film is electrodeposition-coated, it has an extremely high affinity with the stainless steel surface, and even if it is subjected to repeated stress, it is difficult to crack or peel off, so it has a rust-proofing effect even under severe conditions involving severe plastic deformation. continue.

したがって、ステンレス鋼製の円盤をレーザ加工して、図2のような形状の板
バネ231とした後、この板バネ231全体に上記の防錆塗装を施すことにより
、ステンレス鋼の持つ強度特性が改善され、スターリング冷凍機の通常の運転条
件で、防振装置42の寿命が10倍以上も延びることが確かめられた。
Therefore, after the stainless steel disk is laser processed to form a leaf spring 231 having a shape as shown in FIG. 2, the above-mentioned antirust coating is applied to the entire leaf spring 231 so that the strength characteristic of the stainless steel is obtained. It was confirmed that the life of the vibration isolator 42 was extended more than 10 times under normal operating conditions of the Stirling refrigerator.

あるいは、防錆塗装に替えて、ステンレス鋼製の円盤をレーザ加工して図2の
ような形状とした後、円盤全体に酸による後処理を行なってもよいと考えられる
Alternatively, instead of rust-proof coating, a stainless steel disk may be laser processed into a shape as shown in FIG. 2 and then the entire disk may be post-treated with acid.

このように酸で後処理することにより、レーザ加工による熱で変質した部分が
洗い流され、クロム層による不導体膜が自己再生機能により再生されるため、再
び錆びの生じにくい板バネ231を得ることができる。
By performing the post-treatment with acid in this way, the part that has been altered by heat due to laser processing is washed away, and the non-conductive film by the chromium layer is regenerated by the self-regenerating function, so that the leaf spring 231 that is less likely to rust is obtained again. Can do.

それ以外にも、ステンレス鋼製の円盤をレーザ加工して図2のような形状とし
た後、円盤全体に表面研磨を行なってもよいと考えられる。
In addition to this, it is considered that the surface of the entire disk may be polished after a stainless steel disk is laser processed into the shape shown in FIG.

このように表面研磨することにより、レーザ加工による熱で変質した部分が除
去され、クロム層による不導体膜が自己再生機能により再生されるため、再び錆
びの生じにくい板バネ231を得ることができる。
By polishing the surface in this manner, the portion altered by heat due to laser processing is removed, and the non-conductive film made of the chromium layer is regenerated by the self-regenerating function, so that the leaf spring 231 that is less likely to rust can be obtained again. .

次に、このような板バネ231を組み合わせて成る質量体支持バネ23をスタ
ーリング冷凍機へ組み込む手順を説明する。質量体支持バネ23の組み込みは、
ベッセルキャップ4Cに取付枠34を配置し、その取付枠34に設けられた複数
本(好ましくは3本以上、図2に示した板バネ231を用いる場合は4本)の固
定軸40に、防振装置42を取付けることによって行う。なお、この固定軸40
には外周に螺子が設けられれたものを用いる。
Next, a procedure for incorporating the mass support spring 23 formed by combining such plate springs 231 into the Stirling refrigerator will be described. Incorporation of the mass support spring 23 is
A mounting frame 34 is arranged on the vessel cap 4C, and a plurality of (preferably three or more, four when the leaf spring 231 shown in FIG. This is done by attaching a vibration device 42. The fixed shaft 40
A screw provided with a screw on the outer periphery is used.

図3は、防振装置42をスターリング冷凍機への取り付けするときの工程を示
す一部分解断面図であり、組み立ての一例について図3を使用して説明すると、
固定軸40にナット36をスペーサとして装着し、その後、予め中心部に設けら
れた穴にボルト38が挿通された板バネ231を固定軸40に装着する。このと
き、ボルト38の螺子側端部は取付枠34とは反対側を向くようにしておく。そ
して、さらにナット或いはワッシャなどのスペーサ39,41を固定軸40、及
びボルト38の螺子部に装着する。このとき、固定軸40に装着するスペーサ3
9とボルト38に装着するスペーサ41は同じ厚さのものを用いる。
FIG. 3 is a partially exploded cross-sectional view showing a process when the vibration isolator 42 is attached to the Stirling refrigerator, and an example of assembly will be described with reference to FIG.
A nut 36 is attached to the fixed shaft 40 as a spacer, and then a plate spring 231 having a bolt 38 inserted in a hole provided in the center in advance is attached to the fixed shaft 40. At this time, the screw side end of the bolt 38 faces the side opposite to the mounting frame 34. Further, spacers 39 and 41 such as nuts or washers are attached to the fixed shaft 40 and the screw portion of the bolt 38. At this time, the spacer 3 attached to the fixed shaft 40
9 and the spacer 41 attached to the bolt 38 are of the same thickness.

その後、2枚目の板バネ231を取付枠34とは反対側から、その中心部に設

けられた穴にボルト38が挿入されるように、また、その周縁部に配置された穴
に固定軸40が挿入されるようにして装着する。その後、ナット35を固定軸4
0にねじ込み、板バネ231を固定し、さらに、質量体37をボルト38の螺子
側端部にねじ込んで固定する。これにより、防振装置42の取り付けが完了する
After that, the second leaf spring 231 is installed in the center from the side opposite to the mounting frame 34.

The bolts 38 are mounted so that the bolts 38 are inserted into the drilled holes, and the fixed shaft 40 is inserted into the holes arranged at the peripheral edge thereof. Thereafter, the nut 35 is fixed to the fixed shaft 4
The plate spring 231 is fixed by screwing it to 0, and the mass body 37 is screwed and fixed to the screw side end of the bolt 38. Thereby, attachment of the vibration isolator 42 is completed.

以上のような構成のスターリング冷凍機は、その圧力容器内に冷媒が封入され
る。この冷媒は水素、ヘリウム、窒素などが使用でき数十気圧といった高圧に封
入される。
In the Stirling refrigerator configured as described above, a refrigerant is sealed in a pressure vessel. This refrigerant can be hydrogen, helium, nitrogen, etc., and is sealed at a high pressure of several tens of atmospheres.

そして、リニアモータ16に交番電圧を加えると、リニアモータ16は往復動
し、それに伴ってピストン1も往復動を行う。そして、ディスプレーサ2は、ピ
ストン1の動作に対して4分の1周期程度位相が進んだ状態で往復動を行い、作
動空間7内でスターリングサイクルを形成する。その結果、高温側内部熱交換器
21は高温に加熱され、低温側熱交換器22は低温に冷却されることになる。
When an alternating voltage is applied to the linear motor 16, the linear motor 16 reciprocates, and the piston 1 also reciprocates accordingly. The displacer 2 reciprocates in a state in which the phase is advanced by about a quarter of the operation of the piston 1 to form a Stirling cycle in the working space 7. As a result, the high temperature side internal heat exchanger 21 is heated to a high temperature, and the low temperature side heat exchanger 22 is cooled to a low temperature.

高温側内部熱交換器21の熱はウォームヘッド41に伝達されて外部に放出さ
れ、低温側内部熱交換器22にはコールドヘッド13を介して外部から熱が供給
されるようになる。つまり、コールドヘッド13は外部から見れば非常に低温な
状態となり、この低温を利用することによりさまざまな対象物を冷却することが
可能となる。
Heat of the high temperature side internal heat exchanger 21 is transmitted to the worm head 41 and released to the outside, and heat is supplied to the low temperature side internal heat exchanger 22 from the outside via the cold head 13. That is, the cold head 13 is in a very low temperature state when viewed from the outside, and various objects can be cooled by using this low temperature.

以上、本実施形態ではスターリング冷凍機についての適用例を記載したが、こ
れに限られず、質量体と、前記質量体を支持する質量体支持バネとを備え、振動
低減対象となる振動体の振動周波数と同一の共振周波数を備えるように調整され
た防振装置すべてに適用可能である。
As mentioned above, although the application example about the Stirling refrigerator was described in this embodiment, it is not restricted to this, It is provided with a mass body and the mass body support spring which supports the said mass body, and vibration of the vibrating body used as a vibration reduction object The present invention is applicable to all vibration isolators adjusted to have the same resonance frequency as the frequency.

また、フリーピストン型のスターリング冷凍機を例として説明したが、この型
のものに限られるものではなく、他の型のスターリング冷凍機にも適用可能であ
る。さらに、一般に、スターリング冷凍機はサイクルを逆転させて運転でき、そ
の場合は発電機や動力発生機として動作可能であるが、これらの機器にも適用す
ることができる。
Moreover, although the free piston type Stirling refrigerator has been described as an example, the present invention is not limited to this type, and can be applied to other types of Stirling refrigerators. Furthermore, in general, Stirling refrigerators can be operated with the cycle reversed, in which case they can operate as generators or power generators, but can also be applied to these devices.

なお、本明細書にいうスターリング機関とは、スターリング冷凍機、発電機、
動力発生機などスターリングサイクルを使用する装置全般を意味する語として用
いている。
The Stirling engine referred to in this specification includes a Stirling refrigerator, a generator,
It is used as a word that means all devices that use a Stirling cycle, such as a power generator.

本考案に係る防振装置を装着したフリーピストン型スターリング冷凍機の一例の断面図である。It is sectional drawing of an example of the free piston type Stirling refrigerator equipped with the vibration isolator which concerns on this invention. (a)は、防振装置に用いられる板バネの一例の平面図であり、(b)はその側面断面図である。(A) is a top view of an example of the leaf | plate spring used for a vibration isolator, (b) is the side surface sectional drawing. 防振装置のスターリング冷凍機への取付工程を示す一部分解断面図である。It is a partially exploded sectional view which shows the attachment process to the Stirling refrigerator of a vibration isolator.

符号の説明Explanation of symbols

1 ピストン
2 ディスプレーサ
3A,3B シリンダ
4 耐圧容器
5 ピストン支持バネ
6 ディスプレーサ支持バネ
8 背面空間
9 圧縮空間
10 膨張空間
11 再生器
13 コールドヘッド
14 スリーブ
16 リニアモータ
20 電磁コイル
23 質量体支持バネ
24,40 固定軸
25,32,33,36 ナット
26,27,29,30,31,39,41 スペーサ
28 穴あきボルト
37 質量体
38 ボルト
42 防振装置
51,61,231 板バネ

DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Piston 2 Displacer 3A, 3B Cylinder 4 Pressure-resistant container 5 Piston support spring 6 Displacer support spring 8 Back space 9 Compression space 10 Expansion space 11 Regenerator 13 Cold head 14 Sleeve 16 Linear motor 20 Electromagnetic coil 23 Mass body support spring 24,40 Fixed shaft 25, 32, 33, 36 Nut 26, 27, 29, 30, 31, 39, 41 Spacer 28 Perforated bolt 37 Mass body 38 Bolt 42 Vibration isolator 51, 61, 231 Leaf spring

Claims (5)

質量体と、前記質量体を支持する質量体支持バネとを備え、振動低減対象となる振動体の振動を低減する防振装置において、ステンレス鋼製の前記質量体支持バネに防錆処理を施したことを特徴とする防振装置。 In a vibration isolator that includes a mass body and a mass body support spring that supports the mass body, and that reduces vibrations of a vibration body that is subject to vibration reduction, the mass body support spring made of stainless steel is subjected to rust prevention treatment. An anti-vibration device characterized by that. 質量体と、前記質量体を支持する質量体支持バネとを備え、振動低減対象となる振動体の振動を低減する防振装置において、レーザ加工にて形成されたステンレス鋼製の前記質量体支持バネに防錆処理を施したことを特徴とする防振装置。 The mass body support made of stainless steel formed by laser processing in a vibration isolator that includes a mass body and a mass body support spring that supports the mass body, and that reduces vibration of a vibration body that is a target for vibration reduction. An anti-vibration device characterized by applying anti-rust treatment to the spring. 前記防錆処理は、アクリル樹脂の電着塗装によって行うことを特徴とする請求項1または2に記載の防振装置。 The anti-vibration device according to claim 1 or 2, wherein the antirust treatment is performed by electrodeposition coating of an acrylic resin. 前記防錆処理は、酸による後処理であって、レーザ加工による熱で変質した部分を洗い流す処理であることを特徴とする請求項2に記載の防振装置。 The anti-vibration device according to claim 2, wherein the anti-rust treatment is a post-treatment with an acid, and is a treatment for washing away a portion altered by heat by laser processing. シリンダに挿入され同軸上で往復動するピストン及びディスプレーサと、前記ピストンを駆動する駆動機構とを備え、前記ピストンの往復動によりスターリングサイクルを形成するスターリング機関に、前記請求項1〜4のいずれかに記載の防振装置を装着したことを特徴とするスターリング機関。

A Stirling engine comprising a piston and a displacer inserted into a cylinder and reciprocating on the same axis, and a drive mechanism for driving the piston, and forming a Stirling cycle by the reciprocating movement of the piston. A Stirling engine equipped with the vibration isolator described in 1.

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