JP3175534B2 - スターリング冷凍機 - Google Patents

スターリング冷凍機

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JP3175534B2
JP3175534B2 JP13800595A JP13800595A JP3175534B2 JP 3175534 B2 JP3175534 B2 JP 3175534B2 JP 13800595 A JP13800595 A JP 13800595A JP 13800595 A JP13800595 A JP 13800595A JP 3175534 B2 JP3175534 B2 JP 3175534B2
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直志 神阪
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、圧縮機と膨張機とが連
結管によって連結されて成るスターリング冷凍機に係
り、特に、圧縮機と連結管との接続部周辺における流体
漏れを防止するシール構造の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、極低温レベルの寒冷を発生さ
せる小型冷凍機の一種として、例えば特開平6−174
321号公報に開示されているフリーディスプレーサ型
スターリング冷凍機が知られている。この冷凍機は、冷
媒ガスを圧縮する圧縮機と、該圧縮機から吐出された冷
媒ガスを膨張させる膨張機とが連結管によって連結され
て構成される。
【0003】上記圧縮機の構成について説明すると、図
6に示すように、該圧縮機(a) は、密閉状のケーシング
(b) と、該ケーシング(b) 内に設けられたシリンダ(c)
と、該シリンダ(c) 内に往復動可能に嵌装され、シリン
ダ(c) 内空間に圧縮室(d) を形成する一対のピストン
(e,e) と、該ピストン(e) を往復駆動させる駆動源とし
てのリニアモータ(f) とを備えている。また、上記シリ
ンダ(c) には、該シリンダ(c) と同心の円筒状の凹陥部
(c1)が圧縮室(d) の外周側に形成されている。そして、
上記リニアモータ(f) は、上記凹陥部(c1)内に配置され
た環状の永久磁石(g) を有し、この永久磁石(g) により
上記シリンダ(c) を継鉄部として磁界を発生するように
なっている。また、上記凹陥部(c1)には中心部にて上記
ピストン(e) に一体固定された略逆カップ状のボビン
(h) が往復動可能に配設され、上記凹陥部(c1)内に位置
するボビン(h) にはドライブコイル(i) が配設されて、
該ドライブコイル(i) が上記永久磁石(g) と対向して配
置されている。また、このドライブコイル(i) に電流を
供給するためのリード線(k) がボビン(h) から導出され
てケーシング(b) に設けられた電流導入端子(m) に接続
されている。更に、上記ボビン(h) の底面外側(ピスト
ンと反対側)とケーシング(b) 内底面との間にはピスト
ン(e) を往復動可能に弾性支持するためのコイルばねか
ら成るピストンスプリング(j) が架設されている。ま
た、上記シリンダ(c) には、一端が圧縮室(d) に、他端
がケーシング(b) の外側面に夫々開放するガス通路(c2)
が形成されている。そして、このように構成された圧縮
機(a) に対し、連結管(n) の一端がガス通路(c2)に連通
するように接続され、該連結管(n) の他端は膨張機に接
続されている。
【0004】そして、この冷凍機の駆動時には、ドライ
ブコイル(i) にリード線(k) より所定周波数の交流を通
電することで、上記ドライブコイル(i) 周囲に形成され
た磁界との作用によりボビン(h) を駆動してピストン
(e) をシリンダ(c) 内で直線往復移動させ、圧縮室(d)
で所定周期のガス圧を発生させて、この圧縮された冷媒
ガスを膨張機に連結管(n) によって送り込み該膨張機に
おいて冷媒ガスを膨張させることによって寒冷が発生す
ることになる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の冷
凍機において冷凍機能力を高く維持するためには、圧縮
機(a) で発生したガス圧を効率良く膨張機へ伝達するこ
とが必要である。このため、特に、圧縮室(d) から連結
管(n) に亘るガス通路(c2)の各所には、ガス圧の漏れが
生じないようなシール構造が採用されている。
【0006】そして、従来のシール構造について説明す
ると、図7に示すように、ケーシング(b) と連結管(n)
との接続部分及びケーシング(b) とシリンダ(c) との当
接部分との夫々にOリング(o,p) が設けられている。夫
々の構成について説明すると、先ず、ケーシング(b) と
連結管(n) との接続部分では、ケーシング(b) の外側面
に平坦面で成る取付面を有する連結管取付け座(b1)が形
成されている一方、連結管(n) の一端部に平板状の取付
けフランジ(n1)が一体形成されている。また、この取付
けフランジ(n1)には環状のシール溝(n2)が形成されてい
て、このシール溝(n2)にOリング(o) が挿入されてい
る。そして、上記連結管取付け座(b1)及び取付けフラン
ジ(n1)には図示しないねじ孔が形成されており、ガス通
路(c2)と連結管(n) の内部通路とを位置合せした状態
で、取付けフランジ(n1)を連結管取付け座(b1)の取付面
に当接させ、各ねじ孔に亘ってねじ(q,q) を螺合するこ
とにより、連結管(n) を圧縮機(a) に接続している。こ
のような接続構成により、取付けフランジ(n1)と連結管
取付け座(b1)との間では、ガス通路(c2)の外周囲にOリ
ング(o) が介在された状態となり、ガス通路(c2)を流れ
る冷媒ガスが取付けフランジ(n1)と連結管取付け座(b1)
との間から外部へ漏れ出ることを阻止している(図7の
矢印A参照)。
【0007】また、ケーシング(b) 内面とシリンダ(c)
外面との当接部分では、シリンダ(c) におけるガス通路
(c2)の両側(図7における左右両側)に該シリンダ(c)
の外周囲に亘る2箇所にシール溝(c3,c3) が形成されて
いて、この各シール溝(c3,c3) にOリング(p,p) が外装
された状態でシリンダ(c) がケーシング(b) 内に挿入さ
れている。このような組付け構造により、シリンダ(c)
の外周面とケーシング(b) の内周面との間には、ガス通
路(c2)の両側にOリング(p,p) が介在された状態とな
る。これによって、ガス通路(c2)を流れる冷媒ガスがシ
リンダ(c) とケーシング(b) との間からケーシング(b)
の内部空間へ漏れ出ることを阻止している(図7の矢印
B参照)。
【0008】ところが、このようなケーシング(b) とシ
リンダ(c) との当接部分のシール構造にあっては、シー
ル部分がシリンダ(c) の外周囲に亘って形成されている
ことになるので、シール面積が大きいことに伴ってシー
ル機能の信頼性を十分に得ることかできず、このケーシ
ング(b) とシリンダ(c) との当接部分からケーシング
(b) の内部空間に冷媒ガスが漏れてしまう虞れがあっ
た。
【0009】本発明は、この点に鑑みてなされたもので
あって、スターリング冷凍機の圧縮機におけるケーシン
グとシリンダとの当接部分のシール構造に対し、シール
面積を低減することにより、シール機能の信頼性の向上
を図ることを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明が講じた手段は、連結管の先端部をケーシ
ング及びシリンダ部材に形成した挿入孔に挿入し、連結
管の先端外周部とシリンダ部材との接続部分にシール機
能を持たせることにより、シール面積を低減させた。
【0011】具体的に、請求項1記載の発明は、圧縮機
(1) と膨張機(2) とを備え、上記圧縮機(1) が、ケーシ
ング(3) 内部に嵌込まれたシリンダ部材(4) と、該シリ
ンダ部材(4) の内部に、シリンダ部材(4) に対して相対
的な往復動が可能に挿通され、該シリンダ部材(4) との
間で圧縮室(7) を形成するピストン(6) と、該ピストン
(6) を上記ケーシング(3) に対して弾性支持する弾性手
段(14)と、上記ピストン(6) をシリンダ部材(4) に対し
て相対的に往復動させる駆動手段(10)と、上記圧縮室
(7) を膨張機(2) に連通させる連結管(9) とを備え、上
記駆動手段(10)によりピストン(6) をシリンダ部材(4)
に対して相対的に往復動させて圧縮室(7)内で圧縮した
流体を連結管(9) により膨張機(2) に供給するスターリ
ング冷凍機を前提としている。そして、上記ケーシング
(3) に、一端がケーシング(3) の外側面に開放するケー
シング側挿入孔(3c)が貫通形成する一方、上記シリンダ
部材(4) に、一端がケーシング側挿入孔(3c)に、また他
端が圧縮室(7) に夫々連通するシリンダ側挿入孔(4e)を
形成する。また、上記連結管(9) における圧縮機(1)側
の接続端部を、その内部通路(9f)と圧縮室(7) とが連通
するように、ケーシング側挿入孔(3c)からシリンダ側挿
入孔(4e)に亘って挿入する。更に、連結管(9)における
圧縮機(1) 側の接続端部と上記シリンダ側挿入孔(4e)と
の間にシール手段(O2),(28) を介設した構成としてい
る。
【0012】請求項2記載の発明は、上記請求項1記載
のスターリング冷凍機において、連結管(9) のシリンダ
側挿入孔(4e)の内部に位置する部分の外周面及びシリン
ダ側挿入孔(4e)の内周面の一方に、周方向に延びる環状
のシール溝(9d)を形成し、シール手段を、このシール溝
(9d)に装着されたOリング(O2)で成した構成としてい
る。
【0013】請求項3記載の発明は、上記請求項1記載
のスターリング冷凍機において、シリンダ部材(4) に、
シリンダ側挿入孔(4e)と同心で且つ該シリンダ側挿入孔
(4e)よりも小径に形成され、段部(4f)を介してシリンダ
側挿入孔(4e)に連続するガス通路(8) を設ける。また、
シリンダ側挿入孔(4e)の内周面に、雌ねじ(4g)を形成す
る一方、連結管(9) における圧縮機(1) 側の接続端部の
うちシリンダ側挿入孔(4e)の内部に位置する部分の外周
面に、上記雌ねじ(4g)に螺合する雄ねじ(9e)を形成す
る。そして、シール手段を、上記連結管(9) の先端面と
シリンダ部材(4)の段部(4f)との間に介在されたOリン
グ(O2)で成した構成としている。
【0014】請求項4記載の発明は、上記請求項1記載
のスターリング冷凍機において、シリンダ側挿入孔(4e)
の内周面に雌ねじ(4g)を形成する一方、連結管(9) にお
ける圧縮機(1) 側の接続端部のうちシリンダ側挿入孔(4
e)の内部に位置する部分の外周面に上記雌ねじ(4g)に螺
合する雄ねじ(9e)を形成する。そして、シール手段を、
上記雌ねじ(4g)と雄ねじ(9e)との間の隙間に介在された
接着剤(28)で成した構成としている。
【0015】請求項5記載の発明は、上記請求項1、
2、3または4記載のスターリング冷凍機において、連
結管(9) にケーシング(3) の外側面に対向するフランジ
部(9a)を一体形成し、ケーシング(3) の外側面と上記フ
ランジ部(9a)との間にメタルパッキン(27)を介在した構
成としている。
【0016】
【作用】上記の構成により、本発明では以下のような作
用が得られる。請求項1記載の発明では、スターリング
冷凍機の駆動時には、駆動手段(10)によりピストン(6)
がシリンダ部材(4) に対して相対的に往復動し、圧縮室
(7) 内で圧縮した流体が連結管(9) により膨張機(2) に
供給されることになる。このような駆動状態において、
連結管(9) における圧縮機(1) 側の接続端部とシリンダ
側挿入孔(4e)との間に介設されているシール手段(O2),
(28) により、この連結管(9) とシリンダ部材(4) との
間から流体が漏れ出ることが防止される。そして、この
シール手段(O2),(28) のシール面積は、連結管(9) とシ
リンダ側挿入孔(4e)との接触部分、つまり、連結管(9)
の外周面のみであってシール面積が小さくなっているの
で信頼性の高いシールが行える。
【0017】請求項2、3及び4記載の発明では、シー
ル手段(O2),(28) の具体構成が得られ、シール構造の実
用性が向上できる。また、請求項3及び4記載の発明で
は、連結管(9) の外周面に形成した雄ねじ(9e)をシリン
ダ部材(4) に形成した雌ねじ(4g)に螺合させるようにし
ているので、連結管(9) をシリンダ部材(4) に取付ける
ための個別のねじ止め構造等が不要になる。更に、請求
項4記載の発明では、シール手段を接着剤(28)としたた
めに、このシール手段に、シール機能の他に、連結管
(9) のシリンダ部材(4) に対する取付け強度を向上させ
るといった機能を兼ね備えさせることもできる。
【0018】請求項5記載の発明では、連結管(9) とケ
ーシング(3) との間のシール機能は、この両者間に介在
されたメタルパッキン(27)により発揮される。これによ
り、上記各請求項記載の発明と相俟って、圧縮機(1) に
対する連結管(9) の接続部分に高いシール性が得られ
る。
【0019】
【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基いて説明す
る。図1及び図2は本実施例に係るスターリング冷凍機
用の圧縮機(1) 及び膨張機(2) を夫々示している。先
ず、圧縮機(1) について説明する。この圧縮機(1) はピ
ストン対向型の振動式圧縮機で成っており、密閉円筒状
のケーシング(3) を有し、このケーシング(3) の内部
に、シリンダ部材(4) が配設されている。また、上記ケ
ーシング(3) は、両端が開放された円筒体(3a)と、該円
筒体(3a)両端の開放部を閉塞する円板状の閉塞板(3b,3
b) とを備えて成る。また、シリンダ部材(4) は、純鉄
で構成され、ケーシング(3) の内壁に固定された外筒(4
a)と、該外筒(4a)の内側に所定間隔を存した位置に配設
された内筒(4b)とがドーナツ状の連結部(4c)によって連
結されて成っており、この外筒(4a)と内筒(4b)との間に
シリンダ部材(4) と同心の円筒状の凹陥部(4d)が形成さ
れている。また、上記内筒(4b)は本来のシリンダとなる
部分であって、その中心部がピストン挿通孔(5) に形成
されている。
【0020】そして、このシリンダ内筒(4b)のピストン
挿通孔(5) には、ピストン(6,6) のピストン本体部(22,
22) が図1における左右両側から夫々挿入され、この両
ピストン本体部(22,22) 間でシリンダ内筒(4b)により囲
まれた部分が圧縮室(7) に形成されている。また、ピス
トン本体部(22)の外径寸法はシリンダ内筒(4b)の内径寸
法よりも僅かに小径に形成されており、この両者間に例
えば10μm程度の小間隙が形成されていて、この小間
隙が図示しないクリアランスシール若しくは流体シール
によってシールされて圧縮室(7) の気密性を確保するよ
うになっている。
【0021】また、このシリンダ部材(4) にはピストン
挿通孔(5) から半径方向に延びるガス通路(8) が形成さ
れ、該ガス通路(8) の内端は上記圧縮室(7) に開口し、
該ガス通路(8) は連結管(9) の内部通路(9f)に連通され
て該連結管(9) を介して圧縮機(1) と上記膨張機(2) と
が接続されている。
【0022】そして、上記各ピストン(6,6) は、該ピス
トン(6,6) を往復駆動する駆動手段としてのリニアモー
タ(10,10) に駆動連結されている。即ち、この各リニア
モータ(10,10) は、永久磁石(11)とコイル(12)とを備え
て成っている。上記永久磁石(11)は、上記シリンダ部材
(4) の内筒(4b)の外周面に外嵌合された円筒状磁石で成
っている。これによって、この永久磁石(11)により純鉄
でなるシリンダ部材(4) を継鉄部として磁気回路が形成
されてその周辺部に所定強度の磁界が形成される。ま
た、上記各ピストン(6) は、略逆カップ状のボビン(13)
に支持されている。このボビン(13)は、外周部における
上記永久磁石(11)と対向した位置に凹陥状のコイル巻付
部(20a) が形成されており、このコイル巻付部(20a) に
上記コイル(12)が巻き付けられて、該コイル(12)が上記
磁気回路の磁界内に位置されている。
【0023】そして、各ピストン(6,6) の質量や後述の
スプリング(14)のばね定数で決まる固有振動数に対応し
た所定周波数(例えば50Hz)の交流電流を両リニア
モータ(10,10) のコイル(12,12) に同期して通電するこ
とにより、両ピストン(6,6)を上記固有振動数で互いに
逆方向に往復動させて、圧縮室(7) で所定周期のガス圧
を発生させるように構成されている。
【0024】また、上記各ピストン(6,6) のピストン本
体部(22)の内部には、スプリング取付け座(16a) を有す
るスプリング取付け部材(16)が挿入されており、ピスト
ン(6) の先端部には、該ピストン(6) の軸方向に亘って
貫通孔が、スプリング取付け部材(16)にはそれに対応し
て雌ねじが夫々形成されており、ピストン(6) の先端側
からねじ(N3)が螺合されることによりスプリング取付け
部材(16)がピストン(6) に一体的に組付けられている。
また、ケーシング(3) の閉塞板(3b)におけるピストン本
体部(22)に対向する中央部分には上記と同形状のスプリ
ング取付け座(3d)が突設されており、この各スプリング
取付け座(16a,3d)に亘って、ピストン本体部(22)をシリ
ンダ部材(4) 内で往復動可能に弾性支持するスプリング
(14)が配設されている。
【0025】上記ボビン(13)は、円筒状のボビン本体部
(20)と、該ボビン本体部(20)の一側縁(図1における左
右外側縁)に設けられた円盤状のピストン取付部(21)と
を備えている。そして、上記ボビン本体部(20)における
外周面の一部は、その外径寸法がその他の部分よりも小
径とされた上記コイル巻付部(20a) に形成され、このコ
イル巻付部(20a) にコイル(12)が巻き付けられている。
また、ピストン取付部(21)の中央部には、ピストン(6)
のピストン本体部(22)を挿入するための開口(21a) が形
成されている。
【0026】また、ピストン(6) は、有底円筒状の上記
ピストン本体部(22)と、該ピストン本体部(22)の後端
(図1における左右外側端)から外周側に延びるフラン
ジ部(23)とを備えている。
【0027】そして、このように形成されたボビン(13)
とピストン(6) とが組付けられる際には、ピストン(6)
のピストン本体部(22)がボビン(13)のピストン取付部(2
1)に形成された開口(21a) に挿通された状態で、フラン
ジ部(23)がピストン取付部(21)に重ね合わされ、このフ
ランジ部(23)とピストン取付部(21)とがねじ(N1,N1)に
より一体的に組付けられる。
【0028】また、ピストン(6) とケーシング(3) の閉
塞板(3b)との間には、コイル(12)に電流を供給するため
のリード線(15)の一部を保持する樹脂製のリード線保持
部材(24)が設けられている。また、このリード線(15)の
外側端はケーシング(3) の閉塞板(3b)に設けられた電流
導入端子(26,26) に接続されている。
【0029】そして、本例の特徴としては、圧縮機(1)
に対する連結管(9) の接続構造にある。以下、この接続
構造について図3を用いて説明する。図3の如く、ケー
シング(3) には、連結管(9) の外径寸法に略一致した内
径寸法を有するケーシング側挿入孔(3c)がケーシング
(3) の半径方向(図3の上下方向)に貫通形成されてい
る。また、このケーシング(3) の外周面におけるケーシ
ング側挿入孔(3c)の周縁部分には平坦面で成る取付面(1
7a) を有する連結管取付座(17)が形成されている。ま
た、シリンダ部材(4) には、その厚さ寸法の略中間位置
よりも外側にシリンダ側挿入孔(4e)が形成されている一
方、内側に上記ガス通路(8) が形成されている。尚、シ
リンダ側挿入孔(4e)は、ケーシング側挿入孔(3c)と同径
であり、外側端が該ケーシング側挿入孔(3c)に連通さ
れ、内側端がガス通路(8) に連通されている。また、ガ
ス通路(8) は、上記ケーシング側挿入孔(3c)及びシリン
ダ側挿入孔(4e)よりも小径に形成されている。更に、こ
れらケーシング側挿入孔(3c)、シリンダ側挿入孔(4e)及
びガス通路(8) は共に同心上に連続して配置されてい
る。このような構成により、シリンダ側挿入孔(4e)とガ
ス通路(8) との接続部分には段部(4f)が形成されている
ことになる。
【0030】一方、連結管(9) は、連結管取付座(17)の
取付面(17a) に当接するフランジ部(9a)と、該フランジ
部(9a)よりも先端側に位置する挿入部(9b)とを備えてお
り、この挿入部(9b)が、上記各挿入孔(3c,4e) に挿入さ
れた状態で、フランジ部(9a)が連結管取付座(17)の取付
面(17a) に当接し、この両者(9a,17a)がねじ(N4,N4)に
よって締結されている。また、上記フランジ部(9a)にお
ける連結管取付座(17)に当接する下面には、連結管(9)
の挿入部(9b)の外周囲を囲むように形成された環状のシ
ール溝(9c)が形成されており、このシール溝(9c)にシー
ル手段としてのOリング(O1)が装着されている。つま
り、連結管取付座(17)の取付面(17a) と連結管(9) のフ
ランジ部(9a)との間において、連結管(9) の外周囲を囲
むようにOリング(O1)が介在されていることにより、連
結管(9) とケーシング(3) との間から外部への冷媒ガス
の漏れを防止する構成となっている。
【0031】そして、本例の特徴とするシール構造とし
て、連結管(9) の挿入部(9b)の先端部分で、シリンダ側
挿入孔(4e)内に位置する部分の外周面には周方向に亘っ
て環状のシール溝(9d)が形成されており、このシール溝
(9d)にOリング(O2)が装着されている。つまり、連結管
(9) の先端部とシリンダ部材(4) との間において、連結
管(9) の外周囲を囲むようにOリング(O2)が介在されて
いることにより、この連結管(9) の外周面とシリンダ側
挿入孔(4e)の内周面との間を経てケーシング(3) とシリ
ンダ(4) との間から冷媒ガスが漏れ出ることを防止する
構成となっている。また、このOリング(O2)は、連結管
(9) の外径寸法に略等しい外径寸法を有するものとなっ
ている。
【0032】次に、上記連結管(9) により冷媒が供給さ
れる膨張機(2) について説明する。この膨張機(2) は、
図2に示すように、円筒状のシリンダ(30)と、該シリン
ダ(30)の内部に往復移動可能に嵌挿されたフリーディス
プレーサ(31)とを備えている。このフリーディスプレー
サ(31)は、シリンダ(30)内の空間を膨張室(30a) と作動
室(30b) とに区画している。そして、作動室(30b) 内に
はフリーディスプレーサ(31)をシリンダ(30)に弾性支持
するコイルバネで成るディスプレーサスプリング(32)が
配設されており、また、フリーディスプレーサ(31)の内
部には金属製の蓄冷材(31a) が充填されている。また、
フリーディスプレーサ(31)の膨張室(30a) 側の端部には
冷媒ガスを膨張室(30a) との間で流通させる第1連通孔
(31b) が設けられている一方、作動室(30b) 側の端部に
は冷媒ガスを作動室(30b) との間で流通させる第2連通
孔(31c) が設けられている。また、上記作動室(30b) は
結合配管(9) を介して上記圧縮機(1) の圧縮室(7) に連
通している。
【0033】次に、上述の如く構成されたスターリング
冷凍機の運転動作について説明する。この運転時には、
圧縮機(1) における両リニアモータ(10,10) のコイル(1
2,12) に所定周波数(50Hz)の交流電流がリード線
(15,15) により同期して通電され、この通電に伴い、永
久磁石(11)及びシリンダ部材(4) に発生する磁界の作用
によりコイル(12,12) 及びピストン(6,6) がそれぞれス
プリング(14)を変形させながら互いに逆向きに往復動
し、この両ピストン(6,6) がシリンダ部材(4) 内で互い
に同期して進退することで圧縮室(7) の容積が増減変化
し、圧縮室(7) 内に所定周期の圧力波が生じる。そし
て、この圧縮室(7) は結合配管(9) を介して膨張機(2)
に連通しているため、膨張機(2) ではフリーディスプレ
ーサ(31)が上記圧縮室(7) の圧力波と同じ周期で往復動
してその膨張室(30a) でのガスの膨張により寒冷が生
じ、このフリーディスプレーサ(31)の往復動の繰返しに
よりシリンダ(30)先端のコールドヘッドが極低温レベル
に冷却されることになる。
【0034】そして、このような運転動作では、比較的
高圧の冷媒ガスがガス通路(8) 及び連結管(9) の内部通
路(9f)を流れることになるが、図3の如く、ケーシング
(3)の連結管取付座(17)と連結管(9) のフランジ部(9a)
との当接部分及び連結管(9)の先端外周部とシリンダ(4)
との接続部分は夫々にOリング(O1,O2) によってシー
ルされており、また、各Oリング(O1,O2) は比較的小径
であって、そのシール面積が小さく設定されているた
め、これによって十分なシール機能が発揮され、各部で
の冷媒ガスの漏れが防止される。
【0035】このように、本例では、特に、ケーシング
(3) とシリンダ部材(4) との間からの冷媒ガスの漏れを
防止する構造として、連結管(9) の先端部をケーシング
(3)及びシリンダ部材(4) に形成した挿入孔(3c,4e) に
挿入し、連結管(9) の先端外周部とシリンダ(4) との接
続部分に設けられるOリング(O2)を連結管(9) の外径寸
法と略同径の小径に設定したことにより、この部分での
シール面積を低減でき、これによって、シール機能の信
頼性の向上を図ることができる。
【0036】尚、本例では、連結管(9) の挿入部(9b)の
先端部分にシール溝(9d)を形成してOリング(O2)を装着
したが、シリンダ側挿入孔(4e)の内周面にシール溝を形
成し、このシール溝にOリングを装着するようにしても
よい。
【0037】(第2実施例)次に、本発明の第2実施例
について説明する。本例は、連結管(9) の圧縮機(1) に
対する接続部分のシール構造の変形例であって、その他
の部分は上述した第1実施例と同様であるので、ここで
は、上記接続部分のシール構造についてのみ説明する。
【0038】図4に示すように、本例における連結管
(9) の先端部分の外周面には雄ねじ(9e)が形成されてい
る一方、シリンダ側挿入孔(4e)の内面には上記雄ねじ(9
e)が螺合可能な雌ねじ(4g)が形成されている。そして、
連結管(9) の先端部分の雄ねじ(9e)がシリンダ側挿入孔
(4e)の雌ねじ(4g)に螺合されることによって、連結管
(9) が圧縮機(1) に接続されている。また、この接続状
態において、連結管(9) の先端面と、シリンダ部材(4)
のシリンダ側挿入孔(4e)とガス通路(8) との間に形成さ
れている段部(4f)との間にはOリング(O2)が介在されて
いる。このOリング(O2)は、外径寸法がシリンダ側挿入
孔(4e)の内径寸法と略同一に設定されていると共に、内
径寸法がガス通路(8) の内径に略一致されている。
【0039】また、連結管(9) のフランジ部(9a)と連結
管取付座(17)の取付面(17a) との接続部分のシール構造
としては、この両者間にメタルパッキン(27)が介在され
ている。
【0040】このような構成により、ケーシング(3) の
連結管取付座(17)と連結管(9) のフランジ部(9a)との間
はメタルパッキン(27)により、また連結管(9) の先端部
とシリンダ(4) との接続部分はOリング(O2)により夫々
シールされ、また、本例の場合にもOリング(O2)は比較
的小径であって、そのシール面積が小さく設定されてい
るので、これによって十分なシール機能が発揮され、各
部での冷媒ガスの漏れが防止される。
【0041】(第3実施例)次に、本発明の第3実施例
について説明する。本例は、連結管(9) の先端部とシリ
ンダ(4) との接続部分のシール構造の変形例であって、
その他の部分は上述した第2実施例と同様であるので、
ここでは、上記接続部分のシール構造についてのみ説明
する。
【0042】図5に示すように、連結管(9) の先端部分
の外周面に形成されている雄ねじ(9e)と、シリンダ部材
(4) に形成されている雌ねじ(4g)との間の隙間にはシー
ル手段としての接着剤(28)が介在されている。つまり、
この接着剤(28)により、雄ねじ(9e)の雌ねじ(4g)に対す
る螺合部分の接続強度を高く確保しながら、該接着剤(2
8)にシール機能を発揮させる構成となっている。このよ
うな構成によれば、Oリングが不要であるので、該Oリ
ングの装着作業が必要なくなり、連結管(9) の圧縮機
(1) に対する接続作業の簡略化を図ることができる。
【0043】尚、本例では、シリンダ部材(4) とピスト
ン(6) との間に小間隙を存するように設定した非接触タ
イプの圧縮機について述べたが、本発明は、これに限ら
ず、シリンダとピストンとの間に小間隙が形成されない
接触タイプの圧縮機に適用してもよい。
【0044】
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、以下に述べるような効果が発揮される。請求項1記
載の発明によれば、連結管における圧縮機側の接続端部
を、シリンダ部材に形成されたシリンダ側挿入孔に挿入
し、この両者間にシール手段を介設させたために、この
シール手段によるシール面積を連結管の外周面のみの小
さな面積とすることができ、従来のように、シリンダ部
材の外周囲に亘ってシール手段を設ける場合に比べて確
実なシールが行え、シール機能の信頼性の向上を図るこ
とができて、冷凍機の冷凍機能力を高く維持することが
できる。
【0045】請求項2、3及び4記載の発明によれば、
シール手段の具体構成が得られ、シール構造の実用性の
向上を図ることができる。また、請求項3及び4記載の
発明によれば、連結管の外周面に形成した雄ねじをシリ
ンダ部材に形成した雌ねじに螺合させるようにしたため
に、連結管の接続部分の構成の簡素化及び連結管の接続
作業の簡略化を図ることができる。更に、請求項4記載
の発明によれば、シール手段を接着剤としたために、こ
のシール手段に、シール機能の他に、連結管のシリンダ
部材に対する取付け強度を向上させるといった機能を兼
ね備えさせることもでき、連結管の接続部分により高い
接続状態の信頼性を確保することができる。
【0046】請求項5記載の発明によれば、ケーシング
の外側面と連結管のフランジ部との間にメタルパッキン
を介在させて、連結管とケーシングとの間のシール機能
を発揮させるようにしたために、上記各請求項記載の発
明と相俟って、圧縮機に対する連結管の接続部分に高い
シール性を得ることができ、冷凍機の冷凍機能力の更な
る向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】リニアモータ圧縮機の内部構造を示す断面図で
ある。
【図2】膨張機の内部構造を示す断面図である。
【図3】第1実施例における圧縮機に対する連結管の接
続部分を示す断面図である。
【図4】第2実施例における図3相当図である。
【図5】第3実施例における図3相当図である。
【図6】従来のリニアモータ圧縮機を示す図1相当図で
ある。
【図7】従来例における図3相当図である。
【符号の説明】
(1) リニアモータ圧縮機 (2) 膨張機 (3) ケーシング (3c) ケーシング側挿入孔 (4) シリンダ部材 (4e) シリンダ側挿入孔 (4f) 段部 (4g) 雌ねじ (6) ピストン (7) 圧縮室 (8) ガス通路 (9) 連結管 (9a) フランジ部 (9d) シール溝 (9e) 雄ねじ (9f) 内部通路 (10) リニアモータ(駆動手段) (14) スプリング(弾性手段) (27) メタルパッキン (28) 接着剤(シール手段) (O2) Oリング(シール手段)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−174321(JP,A) 特開 平5−302623(JP,A) 特開 平4−27775(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 9/14 510 F25B 9/14 520

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 圧縮機(1) と膨張機(2) とを備え、 上記圧縮機(1) は、 ケーシング(3) 内部に嵌込まれたシリンダ部材(4) と、 該シリンダ部材(4) の内部に、シリンダ部材(4) に対し
    て相対的な往復動が可能に挿通され、該シリンダ部材
    (4) との間で圧縮室(7) を形成するピストン(6)と、 該ピストン(6) を上記ケーシング(3) に対して弾性支持
    する弾性手段(14)と、 上記ピストン(6) をシリンダ部材(4) に対して相対的に
    往復動させる駆動手段(10)と、 上記圧縮室(7) を膨張機(2) に連通させる連結管(9) と
    を備え、 上記駆動手段(10)によりピストン(6) をシリンダ部材
    (4) に対して相対的に往復動させて圧縮室(7) 内で圧縮
    した流体を連結管(9) により膨張機(2) に供給するスタ
    ーリング冷凍機において、 上記ケーシング(3) には、一端がケーシング(3) の外側
    面に開放するケーシング側挿入孔(3c)が貫通形成されて
    いる一方、 上記シリンダ部材(4) には、一端がケーシング側挿入孔
    (3c)に、また他端が圧縮室(7) に夫々連通するシリンダ
    側挿入孔(4e)が形成されていて、 上記連結管(9) における圧縮機(1) 側の接続端部は、そ
    の内部通路(9f)と圧縮室(7) とが連通するように、ケー
    シング側挿入孔(3c)からシリンダ側挿入孔(4e)に亘って
    挿入されており、 この連結管(9) における圧縮機(1) 側の接続端部と上記
    シリンダ側挿入孔(4e)との間にはシール手段(O2),(28)
    が介設されていることを特徴とするスターリング冷凍
    機。
  2. 【請求項2】 連結管(9) のシリンダ側挿入孔(4e)の内
    部に位置する部分の外周面及びシリンダ側挿入孔(4e)の
    内周面の一方には、周方向に延びる環状のシール溝(9d)
    が形成されており、シール手段は、このシール溝(9d)に
    装着されたOリング(O2)で成っていることを特徴とする
    請求項1記載のスターリング冷凍機。
  3. 【請求項3】 シリンダ部材(4) には、シリンダ側挿入
    孔(4e)と同心で且つ該シリンダ側挿入孔(4e)よりも小径
    に形成され、段部(4f)を介してシリンダ側挿入孔(4e)に
    連続するガス通路(8) が設けられており、 シリンダ側挿入孔(4e)の内周面には、雌ねじ(4g)が形成
    されている一方、連結管(9) における圧縮機(1) 側の接
    続端部のうちシリンダ側挿入孔(4e)の内部に位置する部
    分の外周面には、上記雌ねじ(4g)に螺合する雄ねじ(9e)
    が形成されており、 シール手段は、上記連結管(9) の先端面とシリンダ部材
    (4) の段部(4f)との間に介在されたOリング(O2)で成っ
    ていることを特徴とする請求項1記載のスターリング冷
    凍機。
  4. 【請求項4】 シリンダ側挿入孔(4e)の内周面には、雌
    ねじ(4g)が形成されている一方、連結管(9) における圧
    縮機(1) 側の接続端部のうちシリンダ側挿入孔(4e)の内
    部に位置する部分の外周面には、上記雌ねじ(4g)に螺合
    する雄ねじ(9e)が形成されており、 シール手段は、上記雌ねじ(4g)と雄ねじ(9e)との間の隙
    間に介在された接着剤(28)で成っていることを特徴とす
    る請求項1記載のスターリング冷凍機。
  5. 【請求項5】 連結管(9) にはケーシング(3) の外側面
    に対向するフランジ部(9a)が一体形成されており、 ケーシング(3) の外側面と上記フランジ部(9a)との間に
    はメタルパッキン(27)が介在されていることを特徴とす
    る請求項1、2、3または4記載のスターリング冷凍
    機。
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