JP3373894B2 - Refrigeration equipment - Google Patents

Refrigeration equipment

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JP3373894B2
JP3373894B2 JP13242893A JP13242893A JP3373894B2 JP 3373894 B2 JP3373894 B2 JP 3373894B2 JP 13242893 A JP13242893 A JP 13242893A JP 13242893 A JP13242893 A JP 13242893A JP 3373894 B2 JP3373894 B2 JP 3373894B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、スターリング冷凍機な
どの蓄冷型冷凍機を使用して超低温を実現する冷凍装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a refrigerating apparatus for realizing an ultra-low temperature by using a cold storage type refrigerator such as a Stirling refrigerator.

【0002】[0002]

【従来の技術】バイオテクノロジーの分野や電子デバイ
スの分野等の先端技術分野において、各種試料や各種材
料の超低温の保存技術の開発が急務になっている。特
に、スターリング冷凍機などの蓄冷型冷凍機は、上記超
低温を実現する手段として注目され各種赤外線センサ
ー、超電導デバイス等の冷却用やバイオメディカル用の
フリーザ、冷凍庫等に広く利用されようとしている。
2. Description of the Related Art In the field of advanced technology such as the field of biotechnology and the field of electronic devices, there is an urgent need to develop an ultralow temperature preservation technique for various samples and various materials. In particular, regenerators such as Stirling refrigerators have been attracting attention as means for achieving the above-mentioned ultra-low temperature, and are being widely used for various infrared sensors, freezers for cooling superconducting devices and the like, biomedical freezers, freezers and the like.

【0003】ここでは、2ピストン型スターリング冷凍
機について図4を参照して動作原理を説明する。
The operation principle of the two-piston Stirling refrigerator will be described with reference to FIG.

【0004】スターリング冷凍機1は、ガス圧縮機2と
膨張機3とを、途中に蓄冷器4とを介装したガス流路5
によって連通させ、このガス流路5のガス圧縮機2側に
放熱器6と蓄冷器4の入口側に放熱器7とを配設する一
方、膨張機3の上部に冷凍取り出し部8を形成し、さら
に、ガス圧縮機2の後方で、かつ、膨張機3の下方には
クランク機構部9を配設した構成としている。
The Stirling refrigerator 1 has a gas flow path 5 in which a gas compressor 2 and an expander 3 are interposed, and a regenerator 4 is interposed therebetween.
The radiator 6 and the radiator 7 are arranged on the gas compressor 2 side of the gas flow path 5 on the gas compressor 2 side and the inlet side of the regenerator 4 on the other hand, and the freezing take-out portion 8 is formed on the upper part of the expander 3. Further, a crank mechanism portion 9 is arranged behind the gas compressor 2 and below the expander 3.

【0005】ガス圧縮機2は、ヘリウム等極低温の沸点
の冷媒ガスを所定のサイクルに従って圧縮して圧縮され
た冷媒ガスを膨張機3へ供給するものであり、ガス圧縮
機2では、圧縮シリンダ本体10の内側に冷媒ガスを圧
縮する圧縮空間11を形成し、圧縮ピストン13が圧縮
シリンダ12に摺動自在に嵌装されて後述するクランク
機構部9の作用により圧縮ピストン13が往復運動をす
るようになっている。
The gas compressor 2 is for compressing a refrigerant gas having a cryogenic boiling point such as helium according to a predetermined cycle and supplying the compressed refrigerant gas to the expander 3. In the gas compressor 2, a compression cylinder is used. A compression space 11 for compressing a refrigerant gas is formed inside the main body 10, a compression piston 13 is slidably fitted in a compression cylinder 12, and the compression piston 13 reciprocates by the action of a crank mechanism section 9 described later. It is like this.

【0006】膨張機3は、ガス圧縮機2から蓄冷器4を
介して供給された圧縮冷媒ガスを膨張させるものであ
り、膨張機3は、膨張機本体14の内側に膨張シリンダ
15が上下方向に配設され、この膨張シリンダ15の内
側に膨張ピストン16が上下方向に摺動自在に嵌装さ
れ、膨張機3の内側に低温が発生する膨脹空間として冷
凍発生部17が形成されている。
The expander 3 expands the compressed refrigerant gas supplied from the gas compressor 2 via the regenerator 4. The expander 3 has an expansion cylinder 15 inside the expander body 14 in the vertical direction. The expansion piston 16 is slidably fitted in the expansion cylinder 15 in the vertical direction, and the freezing generation section 17 is formed inside the expansion machine 3 as an expansion space in which a low temperature is generated.

【0007】蓄冷器4は、膨張機本体14の内周と膨張
シリンダ15の外周との間に円筒形状に形成され、ガス
流路5を介して膨張機3へ供給される圧縮された冷媒ガ
スを冷却する一方、冷凍発生部17で膨脹され冷却され
た冷媒ガスがガス圧縮機2に戻される際に、その冷媒が
冷却されて蓄冷するものであり、その材料としては、比
熱の大きな銅やステンレス鋼、さらに、鉛等が用いら
れ、それらが冷媒ガスを通す微細孔が多数穿設された円
筒形状に形成されたものである。
The regenerator 4 is formed in a cylindrical shape between the inner circumference of the expander body 14 and the outer circumference of the expansion cylinder 15, and is a compressed refrigerant gas supplied to the expander 3 through the gas flow path 5. On the other hand, when the refrigerant gas expanded and cooled in the freezing generation section 17 is returned to the gas compressor 2 while cooling the refrigerant, the refrigerant is cooled and stores cold. Stainless steel, lead, and the like are used, and they are formed into a cylindrical shape having a large number of fine holes through which a refrigerant gas passes.

【0008】ガス流路5は、ガス圧縮機2と膨張機3と
を連通する配管で蓄冷器4の入口側では、圧縮冷媒ガス
が均等に蓄冷器4内を通過するようになっている。放熱
器6と放熱器7は、圧縮された高温の冷媒ガスを室温付
近に下げるもので、放熱器6は圧縮シリンダ本体10の
胴部の外側に多数の円板状フィンを立設され、放熱器7
は、膨張機本体14の胴部の外側に多数の円形状フィン
を立設している。冷凍取り出し部8は、冷凍発生部17
で発生した冷熱を図示省略する低温槽等へ取り出すもの
で、膨張機本体14の上部にステンレス鋼等の板状体で
覆われている。
The gas flow path 5 is a pipe connecting the gas compressor 2 and the expander 3 so that the compressed refrigerant gas evenly passes through the regenerator 4 at the inlet side of the regenerator 4. The radiator 6 and the radiator 7 lower the compressed high-temperature refrigerant gas to near room temperature, and the radiator 6 has a large number of disk-shaped fins provided upright on the outside of the body of the compression cylinder body 10 for heat radiation. Bowl 7
Has a large number of circular fins standing on the outside of the body of the expander body 14. The freezing take-out unit 8 includes the freezing generation unit 17
The cold heat generated in 1 is taken out to a low temperature tank (not shown) or the like, and is covered with a plate-like body such as stainless steel on the upper portion of the expander body 14.

【0009】クランク機構部9は、圧縮ピストン13と
膨張ピストン16とを図示省略する駆動モータを駆動源
としてクランク運動の作用で往復運動をさせるものであ
り、クランク機構部9は、圧縮シリンダ12の後方に案
内部20を形成すると共に、膨張シリンダ15の下方に
案内部21とを形成したクランク室22を有し、このク
ランク室22の底部に潤滑油23を収納し、さらに、ク
ランク室22の内部にクランク機構24を配設してい
る。そして、このクランク機構24から延設されるコネ
クティングロッド25が案内部20の案内受20aにク
ロスガイド26が摺動自在に嵌装され、このクロスガイ
ド26に連絡するピストンロッド27が案内部20の貫
通穴20bに貫通して圧縮ピストン13の後部に接続す
ると共に、クランク機構24から延設されるコネクティ
ングロッド28が案内部21の案内受21aにクロスガ
イド29が摺動自在に嵌装され、このクロスガイド29
に連絡するピストンロッド30が膨張ピストン16の後
部に接続している。
The crank mechanism section 9 reciprocates by the action of a crank motion using a drive motor (not shown) as a drive source for the compression piston 13 and the expansion piston 16. A crank chamber 22 having a guide portion 20 formed at the rear and a guide portion 21 below the expansion cylinder 15 is provided. Lubricating oil 23 is stored at the bottom of the crank chamber 22. A crank mechanism 24 is arranged inside. A connecting rod 25 extending from the crank mechanism 24 has a cross guide 26 slidably fitted in a guide receiver 20a of the guide portion 20, and a piston rod 27 communicating with the cross guide 26 is provided in the guide portion 20. The connecting rod 28 extending from the crank mechanism 24 is slidably fitted to the guide receiver 21a of the guide portion 21 while being connected to the rear portion of the compression piston 13 through the through hole 20b. Cross guide 29
Is connected to the rear of the expansion piston 16.

【0010】なお、31は圧縮空間11と圧縮ピストン
13の後方の空間32を断絶するピストンシールで、3
3はクランク室22の潤滑油23が空間32に侵入する
のを防止するオイルシールを示している。また、34は
冷凍発生部17と膨張ピストン16の後方の空間35を
断絶するピストンシールで、36はクランク室22の潤
滑油23が空間35に侵入するのを防止するオイルシー
ルを示す。
Reference numeral 31 is a piston seal that disconnects the compression space 11 and the space 32 behind the compression piston 13 from 3
Reference numeral 3 denotes an oil seal that prevents the lubricating oil 23 in the crank chamber 22 from entering the space 32. Further, 34 is a piston seal that disconnects the space 35 behind the freezing generator 17 and the expansion piston 16, and 36 is an oil seal that prevents the lubricating oil 23 in the crank chamber 22 from entering the space 35.

【0011】まず、図示省略する駆動モータの回転によ
ってクランク機構部9のクランク機構24が駆動する
と、ガス圧縮機2の圧縮シリンダ12内の圧縮ピストン
13が圧縮空間11側に移動して圧縮空間11に充満す
るヘリウムや窒素等の液化しにくい冷媒ガスが圧縮され
る。圧縮された冷媒ガスは、圧縮シリンダ本体10の外
周に設けられる放熱器6によって外部に放熱され室温付
近まで冷却され、ガス流路5を通り、さらに、放熱器7
で冷却されて蓄冷器4へ流入する。
First, when the crank mechanism 24 of the crank mechanism portion 9 is driven by the rotation of a drive motor (not shown), the compression piston 13 in the compression cylinder 12 of the gas compressor 2 moves to the compression space 11 side and the compression space 11 Refrigerant gas, such as helium or nitrogen, which is difficult to liquefy, is compressed. The compressed refrigerant gas is radiated to the outside by the radiator 6 provided on the outer periphery of the compression cylinder body 10 and cooled to near room temperature, passes through the gas flow path 5, and is further radiated by the radiator 7.
It is cooled by and flows into the regenerator 4.

【0012】蓄冷器4に流入した冷媒ガスは、比熱の大
きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるいは球からなる
蓄冷材によって冷却され、冷却された冷媒ガスが膨張機
3の冷凍発生部17へ流入され、冷凍発生部17が高圧
状態となる。
The refrigerant gas flowing into the regenerator 4 is cooled by a material having a large specific heat, for example, a regenerator material made of copper or lead wire mesh or spheres, and the cooled refrigerant gas is frozen by the freezing generation section 17 of the expander 3. And the freezing generation unit 17 is in a high pressure state.

【0013】その後、膨張機3の膨張シリンダ15内の
膨張ピストン16が圧縮ピストン13と約90°の位相
差を持って降下してくる。これによって、膨張空間とし
ての冷凍発生部17が拡張されて蓄冷器4から冷凍発生
部17へ流入した高圧の冷媒ガスが、急に膨張されて、
冷凍発生部17の冷媒ガスの圧力が急降下するため冷媒
ガスが低温となる。
Thereafter, the expansion piston 16 in the expansion cylinder 15 of the expander 3 descends with a phase difference of about 90 ° with the compression piston 13. Thereby, the freezing generation part 17 as an expansion space is expanded, and the high-pressure refrigerant gas flowing from the regenerator 4 into the freezing generation part 17 is suddenly expanded,
Since the pressure of the refrigerant gas in the freezing generation unit 17 suddenly drops, the refrigerant gas has a low temperature.

【0014】やがて、膨張ピストン16が上昇を開始
し、圧縮ピストン13が後退すると、低温の冷媒ガス
が、蓄冷器4を通り、ガス流路5を経て圧縮空間11へ
戻る。このとき、蓄冷器4では、蓄冷材が冷却され蓄冷
器4に冷熱が蓄えられる。
When the expansion piston 16 starts to rise and the compression piston 13 retracts, the low temperature refrigerant gas passes through the regenerator 4 and returns to the compression space 11 through the gas flow path 5. At this time, in the regenerator 4, the regenerator material is cooled and cold heat is stored in the regenerator 4.

【0015】上記した工程によって、一つの熱サイクル
が終了し、この工程がクランク機構部9のクランク機構
24の往復運動によって繰り返される。これにより、徐
々に冷凍発生部17の温度と蓄冷器4の温度が降下し、
冷凍発生部17の冷媒ガスが低温とされる。この状態の
とき、冷凍取り出し部8では、冷凍発生部17の冷熱を
外部の図示省略する熱利用部としての低温槽と熱交換を
行って外部の低温槽の冷却負荷を冷凍温度とする。
One thermal cycle is completed by the above steps, and this step is repeated by the reciprocating movement of the crank mechanism 24 of the crank mechanism section 9. As a result, the temperature of the freezing generator 17 and the temperature of the regenerator 4 gradually drop,
The refrigerant gas in the freezing generation unit 17 is set to a low temperature. In this state, in the freezing take-out unit 8, the cold heat of the freezing generation unit 17 is exchanged with an external low temperature tank as a heat utilization unit (not shown) to bring the cooling load of the external low temperature tank to the freezing temperature.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図4で
説明した従来のスターリング冷凍機1では、クランク室
22の潤滑油23が案内部20および案内部21のシー
ル部から作動空間としてのガス圧縮機2および膨張機3
とに混入して冷凍能力を低下させるという問題がある。
However, in the conventional Stirling refrigerator 1 described with reference to FIG. 4, the lubricating oil 23 in the crank chamber 22 is moved from the seal portions of the guide portions 20 and 21 to the gas compressor as an operating space. 2 and expander 3
However, there is a problem that the refrigerating capacity is deteriorated by being mixed with and.

【0017】従来、ガス圧縮機2では、クランク機構2
4から延設されるコネクティングロッド25が案内部2
0の案内受20aにクロスガイド26が摺動自在に嵌装
され、クロスガイド26のピストンロッド27が貫通穴
20bに貫通し、このピストンロッド27には、オイル
シール33が施され、圧縮ピストン13の後部に接続さ
れている。
Conventionally, in the gas compressor 2, the crank mechanism 2 is used.
The connecting rod 25 extending from
No. 0 guide receiver 20a is slidably fitted to the cross guide 26, and the piston rod 27 of the cross guide 26 penetrates through the through hole 20b. The piston rod 27 is provided with an oil seal 33, and the compression piston 13 It is attached to the rear of the.

【0018】この構成で、クランク機構24によるクラ
ンク運動を圧縮ピストン13の往復運動とすると共に、
クランク室22の潤滑油23が圧縮ピストン13の後方
の空間32へ混入することを防止している。
With this structure, the crank motion of the crank mechanism 24 is converted into the reciprocating motion of the compression piston 13, and
The lubricating oil 23 in the crank chamber 22 is prevented from entering the space 32 behind the compression piston 13.

【0019】ところが、上記オイルシール33のみで潤
滑油23を完全にシールすることは困難であり、潤滑油
23が後方の空間32に侵入する。このため侵入した潤
滑油23が冷媒ガスに混入して冷凍能力を低下させ、ま
た、蓄冷器4の蓄冷材に混入して蓄冷能力の劣化をさせ
るという問題がある。
However, it is difficult to completely seal the lubricating oil 23 with only the oil seal 33, and the lubricating oil 23 enters the space 32 at the rear. Therefore, there is a problem that the invading lubricating oil 23 mixes with the refrigerant gas to reduce the refrigerating capacity, and mixes with the regenerator material of the regenerator 4 to deteriorate the regenerator capacity.

【0020】以上のことは、膨張機3の圧縮ピストン1
3と案内部21についても同様である。
The above is the compression piston 1 of the expander 3.
The same applies to 3 and the guide portion 21.

【0021】そこで、本発明は、作動空間へ潤滑油の混
入を極めて効果的に防止した冷凍装置を提供することを
目的とする。
[0021] Therefore, it is an object of the present invention to provide a refrigeration system in which mixing of lubricating oil into the working space is extremely effectively prevented.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】請求項1の発明は、圧縮
シリンダによって圧縮される圧縮空間と膨張シリンダに
よって膨脹される膨張空間とが蓄冷器を介した流路によ
って連通させると共に、前記圧縮シリンダの圧縮ピスト
ンと前記膨張シリンダの膨張ピストンとが相互に所定の
位相差をもって往復駆動されるようにクランク機構部を
介して駆動モータに接続され、前記圧縮空間から前記膨
張空間に導かれる冷媒ガスの膨張過程を含む熱サイクル
によって低温を発生させる冷凍装置において、前記クラ
ンク機構部のクランクからそれぞれ延設されるコネクテ
ィングロッドの他端がそれぞれ対応するクロスガイドに
回動自在に連結され、さらに、前記クロスガイドから延
設されるピストンロッドによってそれぞれの前記圧縮ピ
ストンまたは膨張ピストンの後部に接続される一方、ク
ロスガイドを案内するための案内部に形成される案内凹
部に嵌合する軸受筒に前記クロスガイドが摺動自在に嵌
装され、かつ、前記案内凹部の底部には潤滑油の付着を
防ぐ撥油部が形成され、さらに、前記案内凹部の底部か
ら圧縮シリンダまたは膨張シリンダ方向に前記ピストン
ロッドが貫通し、かつ、オイルシールが施された貫通孔
が形成されるようにしたものである。
According to a first aspect of the present invention, a compression space compressed by a compression cylinder and an expansion space expanded by an expansion cylinder communicate with each other through a flow path through a regenerator, and the compression cylinder. The compression piston of the expansion cylinder and the expansion piston of the expansion cylinder are connected to a drive motor via a crank mechanism so that they are reciprocally driven with a predetermined phase difference from each other, and the refrigerant gas guided from the compression space to the expansion space In a refrigerating apparatus that generates a low temperature by a heat cycle including an expansion process, the other ends of connecting rods extending from cranks of the crank mechanism unit are rotatably connected to corresponding cross guides, respectively, Each said compression piston or expansion by a piston rod extending from the guide The cross guide is slidably fitted to a bearing tube that is connected to the rear part of the stone and is fitted in a guide recess formed in the guide part for guiding the cross guide, and the bottom part of the guide recess is Has an oil-repellent portion for preventing adhesion of lubricating oil, and further has a through hole through which the piston rod penetrates from the bottom of the guide recess toward the compression cylinder or the expansion cylinder, and through which an oil seal is provided. It was done so.

【0023】請求項2の発明は、圧縮シリンダによって
圧縮される圧縮空間と膨張シリンダによって膨脹される
膨張空間とが蓄冷器を介した流路によって連通させると
共に、前記圧縮シリンダの圧縮ピストンと前記膨張シリ
ンダの膨張ピストンとが相互に所定の位相差をもって往
復駆動されるようにクランク機構部を介して駆動モータ
に接続され、前記圧縮空間から前記膨張空間に導かれる
冷媒ガスの膨張過程を含む熱サイクルによって低温を発
生させる冷凍装置において、前記クランク機構部のクラ
ンクからそれぞれ延設されるコネクティングロッドの他
端がそれぞれ対応するクロスガイドに回動自在に連結さ
れ、さらに、前記クロスガイドから延設されるピストン
ロッドによってそれぞれ前記圧縮ピストンまたは膨張ピ
ストンの後部に接続される一方、前記クロスガイドを案
内するための案内部に形成される案内凹部に嵌合する潤
滑油を戻す油戻し溝が形成された軸受筒に前記クロスガ
イドが摺動自在に嵌装され、さらに、前記案内凹部の底
部から前記圧縮シリンダまたは膨張シリンダ方向に前記
ピストンロッドが貫通し、かつ、オイルシールが施され
た貫通孔が形成されるようにしたものである。
According to a second aspect of the present invention, the compression space compressed by the compression cylinder and the expansion space expanded by the expansion cylinder communicate with each other through the flow path through the regenerator, and the compression piston of the compression cylinder and the expansion A thermal cycle including an expansion process of a refrigerant gas, which is connected to a drive motor through a crank mechanism so that the expansion piston of the cylinder and the expansion piston are reciprocally driven with a predetermined phase difference, and which is guided from the compression space to the expansion space. In the refrigerating apparatus for generating a low temperature by the above, the other ends of the connecting rods extending from the cranks of the crank mechanism section are rotatably connected to the corresponding cross guides, and further extended from the cross guides. A piston rod connects to the rear of the compression piston or expansion piston, respectively. On the other hand, the cross guide is slidably fitted to a bearing cylinder in which an oil return groove for returning lubricating oil that fits in a guide recess formed in a guide portion for guiding the cross guide is formed. Further, the piston rod penetrates from the bottom of the guide recess toward the compression cylinder or the expansion cylinder, and a through hole with an oil seal is formed.

【0024】[0024]

【作用】請求項1の発明は、案内部の案内受凹部の底部
に潤滑油の付着を防ぐ撥油部を設けるようにしたために
潤滑油が圧縮ピストンまたは膨張ピストンを介して、圧
縮シリンダまたは膨張シリンダの作動空間に混入するこ
とが防止される。従って、蓄冷能力の劣化や熱交換能力
の劣化が回避されて冷凍能力の維持が図れる。
According to the invention of claim 1, since the oil repellent portion for preventing the adhesion of the lubricating oil is provided on the bottom of the guide receiving recess of the guide portion, the lubricating oil is compressed or expanded through the compression piston or the expansion piston. Mixing into the working space of the cylinder is prevented. Therefore, deterioration of the cold storage capacity and deterioration of the heat exchange capacity can be avoided, and the refrigeration capacity can be maintained.

【0025】請求項2の発明は、案内部の案内受凹部へ
侵入した潤滑油を戻す油戻し溝を案内受凹部に嵌合する
軸受筒に形成するようにしたため潤滑油が圧縮ピストン
または膨張ピストンを介して、圧縮シリンダまたは膨張
シリンダの作動空間に混入することが防止される。従っ
て、蓄冷能力の劣化や熱交換能力の劣化が回避されて冷
凍能力の維持が図れる。
According to the second aspect of the present invention, the oil return groove for returning the lubricating oil that has entered the guide receiving concave portion of the guide portion is formed in the bearing cylinder fitted in the guide receiving concave portion. It is prevented from entering into the working space of the compression cylinder or the expansion cylinder via. Therefore, deterioration of the cold storage capacity and deterioration of the heat exchange capacity can be avoided, and the refrigeration capacity can be maintained.

【0026】[0026]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0027】図1は、本発明の第1実施例を示すスター
リング冷凍機1に備える潤滑油シール機構部の概略図で
ある。従来例を示す図4と同一符号は、同一部分または
相当部分を示し図1に示す部分以外の各部は、図4とほ
ぼ同一の構成となっており、本実施例は、ガス圧縮機2
の圧縮シリンダ12側へ潤滑油シール機構部37を適用
した例を説明する。
FIG. 1 is a schematic view of a lubricating oil seal mechanism portion provided in a Stirling refrigerator 1 showing a first embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 4 showing the conventional example indicate the same or corresponding portions, and each portion other than the portion shown in FIG. 1 has substantially the same configuration as that of FIG. 4. In this embodiment, the gas compressor 2 is used.
An example in which the lubricating oil seal mechanism portion 37 is applied to the compression cylinder 12 side will be described.

【0028】図において、潤滑油シール機構部37は案
内部20に形成され、案内部20は円柱形状で後部にク
ロスガイド26が嵌装して摺動自在とする軸受筒38が
嵌合する中空の案内受凹部20aが形成され、そして、
案内受凹部20aに連通してクロスガイド26に接続す
るピストンロッド27が貫通する貫通穴20bが形成さ
れ、この貫通穴20bの中間部に2個の凹部20cが形
成され、これら凹部20cにそれぞれオイルシール33
が施されている。
In the figure, the lubricating oil seal mechanism portion 37 is formed in the guide portion 20, and the guide portion 20 has a cylindrical shape and is hollow in which a cross guide 26 is fitted in the rear portion and a bearing cylinder 38 which is slidable is fitted therein. Guide receiving recess 20a is formed, and
A through hole 20b is formed which communicates with the guide receiving recess 20a and through which the piston rod 27 connected to the cross guide 26 penetrates. Two recesses 20c are formed in the middle of the through hole 20b. Seal 33
Has been applied.

【0029】そして、案内受凹部20aの底部20a1
には、撥油部39が形成されている。この撥油部39と
しては、例えば、油を弾く性質が強力なテフロンコート
等の薄い膜を用いて、これを塗布または貼り付けるよう
になっている。
The bottom 20a1 of the guide receiving recess 20a
An oil repellent portion 39 is formed on the. As the oil-repellent portion 39, for example, a thin film such as Teflon coat having a strong oil-repellent property is used and is applied or attached.

【0030】なお、26aはガス抜きのためのガス抜き
孔、40はクロスガイド26とコネクティングロッド2
5とを連結してコネクティングロッド25を回動自在と
する締着具を示している。
Reference numeral 26a is a gas vent hole for venting gas, and 40 is the cross guide 26 and the connecting rod 2.
5 shows a fastening tool that connects 5 with each other to make the connecting rod 25 rotatable.

【0031】上記構成で、駆動モータを駆動源としてク
ランク機構24が回転してクランク運動をする。このク
ランク機構24に延設されるコネクティングロッド25
が案内部20に形成される案内受凹部20aの軸受筒3
8に摺動自在に嵌装されるクロスガイド26を往復運動
させ、クロスガイド26に連結するピストンロッド27
によって圧縮ピストン13を往復運動させる。
With the above construction, the crank mechanism 24 is rotated by the drive motor as the drive source to perform the crank motion. Connecting rod 25 extended to the crank mechanism 24
Bearing tube 3 of the guide receiving recess 20a formed in the guide portion 20
8 reciprocally moves a cross guide 26 that is slidably fitted to the piston 8, and connects the cross guide 26 to a piston rod 27.
Causes the compression piston 13 to reciprocate.

【0032】これによって、クランク室22に充たされ
る潤滑油23がクロスガイド26等を伝わって案内部2
0の案内受凹部20aに侵入し、クロスガイド26の往
復運動に伴って潤滑油23が案内受凹部20aの底部2
0a1に溜まるようになる。この状態のとき、案内受凹
部20aの底部20a1に溜まる潤滑油23が撥油部3
9によって弾かれる。
As a result, the lubricating oil 23 filled in the crank chamber 22 is transmitted through the cross guide 26 and the like and is guided to the guide portion 2.
0 of the guide receiving recess 20a, and the lubricating oil 23 is moved along with the reciprocating movement of the cross guide 26 so that the bottom portion 2 of the guide receiving recess 20a.
It will be accumulated in 0a1. In this state, the lubricating oil 23 collected in the bottom portion 20a1 of the guide receiving recess 20a becomes the oil repellent portion 3a.
Bounced by 9.

【0033】従って、潤滑油23が案内部20の貫通穴
20bへ侵入することが防止され、しかも、万一、潤滑
油23が案内部20の貫通穴20bへ侵入したとしても
オイルシール33によって空間32への侵入が防止され
る。
Therefore, the lubricating oil 23 is prevented from entering the through hole 20b of the guide portion 20, and even if the lubricating oil 23 enters the through hole 20b of the guide portion 20, the oil seal 33 provides a space. Intrusion into 32 is prevented.

【0034】このように、案内受凹部20aの底部20
a1に侵入した潤滑油23が撥油部39によって弾かれ
るため作動空間としてのガス圧縮機2側に潤滑油23の
侵入を防止することができる。
Thus, the bottom 20 of the guide receiving recess 20a is
Since the lubricating oil 23 that has entered a1 is repelled by the oil repellent portion 39, it is possible to prevent the lubricating oil 23 from entering the gas compressor 2 side as the operating space.

【0035】従って、ガス圧縮機2への潤滑油23の侵
入によるスターリング冷凍機1の冷凍能力の低下が防止
でき、また、蓄冷器4に潤滑油23の侵入が防止でき蓄
冷材の蓄冷能力の低下を回避することができる。なお、
第1実施例では、ガス圧縮機2に潤滑油シール機構部3
7を適用した例を説明したが、膨張機3に潤滑油シール
機構部37を同様に適用して実施することができる。
Therefore, the refrigerating capacity of the Stirling refrigerator 1 can be prevented from deteriorating due to the penetration of the lubricating oil 23 into the gas compressor 2, and the lubricating oil 23 can be prevented from entering the regenerator 4 and the regenerator capacity of the regenerator material can be improved. The drop can be avoided. In addition,
In the first embodiment, the gas compressor 2 is provided with the lubricating oil seal mechanism portion 3
Although the example in which No. 7 is applied has been described, the lubricating oil seal mechanism unit 37 can be applied to the expander 3 in the same manner.

【0036】図2は、本発明の第2実施例を示すスター
リング冷凍機1に備える潤滑油シール機構部の概略図で
ある。
FIG. 2 is a schematic view of a lubricating oil seal mechanism portion provided in a Stirling refrigerator 1 showing a second embodiment of the present invention.

【0037】従来例を示す図4と同一符号は、同一部分
または相当部分を示し、図2に示す部分以外の各部は、
図4とほぼ同一の構成となっており、ガス圧縮機2の圧
縮シリンダ12側へ潤滑油シール機構部41を適用した
例を説明する。
The same reference numerals as those in FIG. 4 showing the conventional example indicate the same or corresponding portions, and each portion other than the portion shown in FIG.
The configuration is almost the same as that of FIG. 4, and an example in which the lubricating oil seal mechanism portion 41 is applied to the compression cylinder 12 side of the gas compressor 2 will be described.

【0038】図において、潤滑油シール機構部41は、
案内部20に形成され、案内部20は円柱形状で後部に
クロスガイド26が摺動自在に嵌装する軸受筒42が嵌
合する中空の案内受凹部20aが形成され、そして、案
内受凹部20aに連通してクロスガイド26に接続する
ピストンロッド27が貫通する貫通穴20bが形成さ
れ、この貫通穴20bの中間部に2個の凹部20cが形
成され、これら凹部20cにオイルシール33が施され
ている。
In the figure, the lubricating oil seal mechanism section 41 is
The guide portion 20 is formed in a cylindrical shape, and the guide portion 20 has a cylindrical shape and a hollow guide receiving concave portion 20a into which a bearing sleeve 42 on which the cross guide 26 is slidably fitted is fitted. A through hole 20b through which a piston rod 27 that communicates with the cross guide 26 and penetrates is formed, two recesses 20c are formed in the middle of the through hole 20b, and an oil seal 33 is provided on these recesses 20c. ing.

【0039】そして、案内部20に嵌合した軸受筒42
は、図3に示す断面図のように下部に油戻し溝42aが
設けられ、この油戻し溝42aは、案内受凹部20aの
底部20a1から開口部20a2にかけて高低差をもち
傾斜している。また、クロスガイド26には、ガス抜き
孔26aが設けられ、クロスガイド26の下側には油抜
き孔26bが形成されている。
Then, the bearing sleeve 42 fitted to the guide portion 20.
As shown in the sectional view of FIG. 3, an oil return groove 42a is provided in the lower portion, and the oil return groove 42a is inclined with a height difference from the bottom 20a1 of the guide receiving recess 20a to the opening 20a2. Further, the cross guide 26 is provided with a gas vent hole 26a, and an oil vent hole 26b is formed below the cross guide 26.

【0040】なお、40は、クロスガイド26とコネク
ティングロッド25とを連結してコネクティングロッド
25を回動自在とする締着具を示している。
Reference numeral 40 denotes a fastening tool which connects the cross guide 26 and the connecting rod 25 to make the connecting rod 25 rotatable.

【0041】上記構成で、駆動モータを駆動源としてク
ランク機構24が回転してクランク運動をすると、この
クランク機構24に延設されるコネクティングロッド2
5が案内部20に形成される案内受凹部20aの軸受筒
42に摺動自在に嵌装されるクロスガイド26を往復運
動させ、クロスガイド26に連結するピストンロッド2
7によって圧縮ピストン13を往復運動させる。
In the above structure, when the crank mechanism 24 is rotated by the drive motor as the drive source to perform the crank motion, the connecting rod 2 extended to the crank mechanism 24 is connected.
The piston rod 2 is connected to the cross guide 26 by reciprocating the cross guide 26, which is slidably fitted in the bearing sleeve 42 of the guide receiving recess 20a formed in the guide portion 20.
7, the compression piston 13 is reciprocated.

【0042】これによって、クランク室22に充たされ
る潤滑油23がクロスガイド26等を伝わって案内部2
0の案内受凹部20aの底部20a1に溜まるようにな
る。
As a result, the lubricating oil 23 filled in the crank chamber 22 is transmitted through the cross guide 26 and the like to the guide portion 2.
No. 0 guide receiving recess 20a will be collected in the bottom portion 20a1.

【0043】この状態のとき、案内受凹部20aの底部
20a1に溜まった潤滑油23が軸受筒42に形成され
る油戻し溝42aを伝って案内受凹部20aの開口部2
0a2側へ戻される。
In this state, the lubricating oil 23 collected in the bottom portion 20a1 of the guide receiving concave portion 20a travels through the oil return groove 42a formed in the bearing sleeve 42 and the opening 2 of the guide receiving concave portion 20a.
It is returned to the 0a2 side.

【0044】また、クロスガイド26の周辺に溜まった
潤滑油23がクロスガイド26に形成された油抜き孔2
6bに流入し、軸受筒42に形成された油戻し溝42a
を伝って案内受凹部20aの開口部20a2からクラン
ク室22へ戻される。また、万一、潤滑油23が案内部
20の貫通穴20bへ侵入したとしてもオイルシール3
3によって空間32への侵入が防止される。
Further, the lubricating oil 23 accumulated around the cross guide 26 has an oil drain hole 2 formed in the cross guide 26.
6b, the oil return groove 42a formed in the bearing sleeve 42
And is returned to the crank chamber 22 from the opening 20a2 of the guide receiving recess 20a. Further, even if the lubricating oil 23 enters the through hole 20b of the guide portion 20, the oil seal 3
3 prevents entry into the space 32.

【0045】このように、案内受凹部20aの底部20
a1に侵入した潤滑油23が軸受筒42の油戻し溝42
aを伝ってクランク室22へ戻されるため作動空間とし
てのガス圧縮機2側に潤滑油23の侵入を防止すること
ができる。
Thus, the bottom portion 20 of the guide receiving recess 20a is
The lubricating oil 23 that has entered the a1 is the oil return groove 42 of the bearing sleeve 42.
Since it is returned to the crank chamber 22 through the a, it is possible to prevent the lubricating oil 23 from entering the gas compressor 2 side as the working space.

【0046】なお、第2実施例ではガス圧縮機2に潤滑
油シール機構部41を適用した例を説明したが、膨張機
3に潤滑油シール機構部41を適用して同様に実施する
ことができる。
In the second embodiment, the example in which the lubricating oil seal mechanism portion 41 is applied to the gas compressor 2 has been described, but the same can be performed by applying the lubricating oil seal mechanism portion 41 to the expander 3. it can.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように請求項1の発明よれ
ば、案内部の案内受凹部の底部に潤滑油の付着を防ぐ撥
油部を設けるようにしたために潤滑油が圧縮シリンダま
たは膨張シリンダの作動空間に混入することが防止され
る。従って、蓄冷能力の劣化や熱交換能力の劣化が回避
されて冷凍能力の維持が図れる。
As described above, according to the invention of claim 1, since the oil repellent portion for preventing the adhesion of the lubricating oil is provided at the bottom of the guide receiving concave portion of the guide portion, the lubricating oil is a compression cylinder or an expansion cylinder. Is prevented from being mixed into the working space. Therefore, deterioration of the cold storage capacity and deterioration of the heat exchange capacity can be avoided, and the refrigeration capacity can be maintained.

【0048】請求項2の発明は、潤滑油を戻す油戻し溝
を案内受凹部に嵌合する軸受筒に形成するようにしたた
め潤滑油が圧縮ピストンまたは膨張ピストンを介して、
圧縮シリンダまたは膨張シリンダの作動空間に混入する
ことが防止される。従って、蓄冷能力の劣化や熱交換能
力の劣化が回避されて冷凍能力の維持が図れる。
According to the second aspect of the present invention, since the oil return groove for returning the lubricating oil is formed in the bearing cylinder fitted in the guide receiving recess, the lubricating oil is passed through the compression piston or the expansion piston.
Mixing into the working space of the compression or expansion cylinder is prevented. Therefore, deterioration of the cold storage capacity and deterioration of the heat exchange capacity can be avoided, and the refrigeration capacity can be maintained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例を示すスターリング冷凍機
に備える潤滑油シール機構部の要部断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of a lubricating oil seal mechanism portion included in a Stirling refrigerator showing a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2実施例を示すスターリング冷凍機
に備える潤滑油シール機構部の要部断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view of a main part of a lubricating oil seal mechanism portion included in a Stirling refrigerator showing a second embodiment of the present invention.

【図3】図2の案内受凹部に嵌合した軸受筒の断面図。FIG. 3 is a sectional view of a bearing sleeve fitted in the guide receiving recess of FIG.

【図4】従来例を示すスターリング冷凍機の概略図。FIG. 4 is a schematic diagram of a conventional Stirling refrigerator.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スターリング冷凍機 2 ガス圧縮機 3 膨張機 4 蓄冷器 5 ガス流路 6 放熱器 7 放熱器 8 冷凍取り出し部 9 クランク機構部 10 圧縮シリンダ本体 11 圧縮空間 12 圧縮シリンダ 13 圧縮ピストン 20 案内部 20a 案内受凹部 20b 貫通孔 21 案内部 22 クランク室 23 潤滑油 24 クランク機構 25 コネクティングロッド 26 クロスガイド 26b 油抜き孔 27 ピストンロッド 28 コネクティングロッド 29 クロスガイド 30 ピストンロッド 32 空間 33 オイルシール 35 空間 36 オイルシール 37 潤滑油シール機構部 38 軸受筒 39 撥油部 40 締着具 41 潤滑油シール機構部 42 軸受筒 42a 油戻し溝 1 Stirling refrigerator 2 gas compressor 3 expander 4 regenerator 5 gas flow paths 6 radiator 7 radiator 8 Freezing section 9 Crank mechanism 10 Compression cylinder body 11 compression space 12 compression cylinders 13 compression piston 20 Information Department 20a Guide receiving recess 20b through hole 21 Information Department 22 Crank chamber 23 Lubricating oil 24 crank mechanism 25 connecting rod 26 Cross Guide 26b Oil drain hole 27 Piston rod 28 Connecting Rod 29 Cross Guide 30 piston rod 32 spaces 33 Oil seal 35 space 36 Oil seal 37 Lubricating oil seal mechanism 38 Bearing tube 39 Oil repellent part 40 Fastener 41 Lubricating oil seal mechanism 42 Bearing tube 42a Oil return groove

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−87854(JP,A) 特開 昭61−79848(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F25B 9/14 510 F02G 1/053 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-64-87854 (JP, A) JP-A-61-79848 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) F25B 9/14 510 F02G 1/053

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 圧縮シリンダによって圧縮される圧縮空
間と膨張シリンダによって膨脹される膨張空間とが蓄冷
器を介した流路によって連通させると共に、前記圧縮シ
リンダの圧縮ピストンと前記膨張シリンダの膨張ピスト
ンとが相互に所定の位相差をもって往復駆動されるよう
にクランク機構部を介して駆動モータに接続され、前記
圧縮空間から前記膨張空間に導かれる冷媒ガスの膨張過
程を含む熱サイクルによって低温を発生させる冷凍装置
において、 前記クランク機構部のクランクからそれぞれ延設される
コネクティングロッドの他端がそれぞれ対応するクロス
ガイドに回動自在に連結され、さらに、前記クロスガイ
ドから延設されるピストンロッドによってそれぞれの前
記圧縮ピストンまたは膨張ピストンの後部に接続される
一方、クロスガイドを案内するための案内部に形成され
る案内凹部に嵌合する軸受筒に前記クロスガイドが摺動
自在に嵌装され、かつ、前記案内凹部の底部には潤滑油
の付着を防ぐ撥油部が形成され、さらに、前記案内凹部
の底部から前記圧縮シリンダまたは膨張シリンダ方向に
前記ピストンロッドが貫通し、かつ、オイルシールが施
された貫通孔が形成されていることを特徴とする冷凍装
置。
1. A compression space compressed by a compression cylinder and an expansion space expanded by an expansion cylinder communicate with each other through a flow path through a regenerator, and the compression piston of the compression cylinder and the expansion piston of the expansion cylinder. Are connected to a drive motor through a crank mechanism so that they are reciprocally driven with a predetermined phase difference from each other, and generate a low temperature by a heat cycle including an expansion process of a refrigerant gas guided from the compression space to the expansion space. In the refrigeration system, the other ends of the connecting rods respectively extended from the cranks of the crank mechanism section are rotatably connected to the corresponding cross guides, and further, by the piston rods extended from the cross guides. While connected to the rear of the compression or expansion piston, The cross guide is slidably fitted in a bearing tube that is fitted in a guide recess formed in a guide portion for guiding the loss guide, and the bottom of the guide recess has a repellency that prevents adhesion of lubricating oil. An oil portion is formed, and further, the piston rod penetrates from the bottom of the guide recess toward the compression cylinder or the expansion cylinder, and an oil-sealed through hole is formed. apparatus.
【請求項2】 圧縮シリンダによって圧縮される圧縮空
間と膨張シリンダによって膨脹される膨張空間とが蓄冷
器を介した流路によって連通させると共に、前記圧縮シ
リンダの圧縮ピストンと前記膨張シリンダの膨張ピスト
ンとが相互に所定の位相差をもって往復駆動されるよう
にクランク機構部を介して駆動モータに接続され、前記
圧縮空間から前記膨張空間に導かれる冷媒ガスの膨張過
程を含む熱サイクルによって低温を発生させる冷凍装置
において、 前記クランク機構部のクランクからそれぞれ延設される
コネクティングロッドの他端がそれぞれ対応するクロス
ガイドに回動自在に連結され、さらに、前記クロスガイ
ドから延設されるピストンロッドによってそれぞれ前記
圧縮ピストンまたは膨張ピストンの後部に接続される一
方、前記クロスガイドを案内するための案内部に形成さ
れる案内凹部に嵌合する潤滑油を戻す油戻し溝が形成さ
れた軸受筒に前記クロスガイドが摺動自在に嵌装され、
さらに、前記案内凹部の底部から前記圧縮シリンダまた
は膨張シリンダ方向に前記ピストンロッドが貫通し、か
つ、オイルシールが施された貫通孔が形成されているこ
とを特徴とする冷凍装置。
2. A compression space compressed by the compression cylinder and an expansion space expanded by the expansion cylinder communicate with each other through a flow path through a regenerator, and the compression piston of the compression cylinder and the expansion piston of the expansion cylinder. Are connected to a drive motor through a crank mechanism so that they are reciprocally driven with a predetermined phase difference from each other, and generate a low temperature by a heat cycle including an expansion process of a refrigerant gas guided from the compression space to the expansion space. In the refrigeration system, the other ends of the connecting rods respectively extended from the cranks of the crank mechanism section are rotatably connected to the corresponding cross guides, and further, the piston rods are extended from the cross guides respectively. While connected to the rear of the compression or expansion piston, the front The cross guide is fitted slidably in a bushing that oil return groove is formed to return the lubricating oil to be fitted in the guide recess formed in the guide portion for guiding the cross guide,
Further, the refrigerating apparatus is characterized in that the piston rod penetrates from the bottom of the guide recess toward the compression cylinder or the expansion cylinder, and a through hole with an oil seal is formed.
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