JP3858193B2 - Manufacturing method of leaf spring in refrigerator - Google Patents

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憲一 金尾
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雄一郎 鈴木
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    • 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

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は冷凍機における板バネ製作方法にかかるもので、とくにガス圧縮機を備えて冷凍を発生させるスターリング冷凍機その他の冷凍機における板バネ製作方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
シリンダーおよびピストンの相互作用により、ヘリウムガスなどの冷媒ガスを圧縮および膨張させて冷凍を作り出すスターリング冷凍機その他の冷凍機において、シリンダーおよびピストンを駆動するための駆動部に板バネを用いたものがある。たとえば、特開平5−215423号などがある。
図4にもとづき概説する。
図4は、本出願人により提案されているスターリング冷凍機1の断面図であって、スターリング冷凍機1は、ガス圧縮機2と、コールドヘッド3と、を有する。
【0003】
ガス圧縮機2は、コールドヘッド3への冷媒の圧縮供給作用および吸収膨張作用を行ってコールドヘッド3において冷凍を発生させるためのもので、圧縮機ケース4と、中間ヘッド5と、中間ヘッド5に形成した左右一対のピストン6と、左右一対のヨーク7と、それぞれのヨーク7に取り付けた左右一対のシリンダー8と、左右二対の複数枚の円形状の板バネ9と、左右一対の円環状の永久磁石10と、左右一対の円環状の電磁コイル11と、を有する。
【0004】
圧縮機ケース4は、その内部に中間ヘッド5、ピストン6、ヨーク7、シリンダー8、板バネ9、永久磁石10および電磁コイル11をピストン6の軸方向において対称的に収容している。
【0005】
中間ヘッド5は、図4中、ほぼ十文字に現れるもので、上下縦方向に支持部12を有し、そのほぼ中央横方向に左右一対のピストン6を形成しているとともに、ピストン6および支持部12の中央部にヘリウムガスなどの冷媒のガス流路13を形成している。
【0006】
ピストン6は、左右一対のシリンダーヘッド14に対向し、その外周面にシール部材15を設けるとともに、シリンダー8、およびこのシリンダー8に一体に取り付けてあるシリンダーヘッド14との間に圧縮膨張室16を形成する。圧縮膨張室16は、ガス流路13に連通する。シリンダー8は、電磁コイル11と一体に移動可能である。
【0007】
ヨーク7は、磁路を形成するための、たとえば鉄製の部材であって、板バネ9の外周部分、および永久磁石10を取り付けている。
【0008】
シリンダー8は、その内部にピストン6を軸方向に相対的に移動可能に挿入し、固定状態のピストン6に対してシリンダー8が軸方向に往復動可能である。
なお、ガス圧縮機2の駆動タイプとしては、ピストン6を移動させるピストン駆動型、およびシリンダー8を移動させるシリンダー駆動型があるが、図示の例は、シリンダー駆動型である。
【0009】
板バネ9は、導電性および弾性を有する金属材料からこれを構成し、その外周部分を取付けボルト17によりヨーク7に取り付けてあるとともに、その内周部分を取り付けボルト17によりシリンダーヘッド14に取り付けてあって、圧縮機ケース4内において外側の複数枚の巻スリット板バネ9Aおよび内側の一枚のリード線接続用板バネ9Bの形態を有する。
【0010】
図5は、巻スリット板バネ9Aの平面図であり、図6は、リード線接続用板バネ9Bの平面図および側面図である。
巻スリット板バネ9Aは、図5に示すように、外周側取付け孔18と、内周側取付け孔19と、外周側から中心方向に向かう複数本の曲線状スリット20と、中心孔21と、を形成してある。
リード線接続用板バネ9Bは、図6に示すように、外周側取付け孔18および内周側取付け孔19と、中心孔21と、端子側孔22と、リード線接続片23(折曲げ片、リップ)と、を形成している。
巻スリット板バネ9Aおよびリード線接続用板バネ9B、とくに複数本の曲線状スリット20を形成してある巻スリット板バネ9Aの弾性力により、シリンダー8および電磁コイル11を軸方向において往復動可能に支持している。
【0011】
永久磁石10および電磁コイル11は、リニアモーターを構成するもので、互いに対向するようにこれを配置してあり、リード線接続用板バネ9Bのリード線接続片23にハンダ付けしたリード線24を介して、電磁コイル11に所定周波数の交流電流を供給可能としている。
永久磁石10および電磁コイル11とともに、板バネ9、ピストン6およびシリンダー8により駆動部25を構成し、ピストン6およびシリンダー8の相対運動を発生させる。
すなわち、電磁コイル11に所定周波数の交流電流を流すことにより、および板バネ9の弾性反発力により、永久磁石10および電磁コイル11を相対的に軸方向に駆動することによってピストン6およびシリンダー8の相対運動を発生させ、圧縮膨張室16内の冷媒の圧力を上下させ、ガス流路13からガス供給管26を介してコールドヘッド3側に冷媒の圧力変化を所定のタイミングで供給し、コールドヘッド3に冷凍を発生させる。
【0012】
すなわち、コールドヘッド3は、シリンダー27と、蓄冷材28を収容したディスプレーサー29(ピストン)と、バネ材30と、を有し、それぞれの位相をずらせた冷媒の供給(圧縮膨張)およびディスプレーサー29の往復動にともなって逆スターリングサイクルを実行し、冷凍を発生する。
このバネ材30としては、コイルバネはもとより、上述と同様の板バネ9を採用することができる。
さらにコールドヘッド3は、ガス圧縮機2に設けたと同様のリニアモーターを有してもよい。
【0013】
なおまた、図7は、板バネ9(リード線接続用板バネ9B)の他のタイプのリード線接続用板バネ31を示す平面図であって、リード線接続用板バネ31では、その外周側取付け孔18および中心孔32を形成するとともに、円周外部にリード線接続片33(折曲げ片、リップ)を形成してある。
【0014】
上述のような板バネ9(巻スリット板バネ9A、リード線接続用板バネ9B)あるいはリード線接続用板バネ31を製作するにあたって、圧延処理などにより製造した材料としての平板にエッチング処理によりスリット切りを行って曲線状スリット20などを形成する方法は従来から実施されている(たとえば特許第1194397号を参照)。
【0015】
ところで、スターリング冷凍機1のガス圧縮機2における可動部(ピストン6あるいはシリンダー8)を支える板バネ9を製作する場合には、その支持機能だけではなく、駆動力を得るためのバネ定数を大きく、かつ正確に得られるように製作する必要がある。
【0016】
図8は、こうした板バネ9(巻スリット板バネ9A、リード線接続用板バネ9B)(あるいはリード線接続用板バネ31)を製造する際のエッチング工程における板厚方向の要部断面図であって、材料の平板の一方の面にエッチング用マスク34をかけた上に、エッチング液35をスプレイし、エッチングを行うことにより、たとえば曲線状スリット20を形成する。
しかしながら、バネ定数を大きくしたい場合には、上記平板を厚くすることが一般に行われるが、板厚を上げると、エッチング処理に時間がかかるために、エッチング用マスク34に近い側の面は不必要に多く溶けてしまうとともに、反対側の面に向かって奥の部分は十分に溶けきらないという問題がある。
【0017】
したがって、エッチング用マスク34をかけた側の部分が大きくえぐられ、この平板から形成する板バネ9(巻スリット板バネ9A)の曲線状スリット20の断面形状が、図8に示すように、その厚さ方向で不均一な幅を有する歪んだ断面形状の曲線状スリット20Aとなって、設計どおりの板バネ9を得ることができないという問題がある。
とくに、曲線状スリット20(20A)の側面端部、すなわちマスク側端部20Bおよび反対側端部20Cが鋭くなってそこに応力集中が起こりやすく、駆動部25(シリンダー8)の往復運動にともなって反復振動運動を行う板バネ9の破損を招きやすいという問題がある。
こうした諸問題は、リード線接続用板バネ9B(図6)あるいはリード線接続用板バネ31(図7)を製作する場合にも発生する問題であるが、とくに板バネ9としての弾性反発力を得るための巻スリット板バネ9Aにおいて曲線状スリット20を製作する際のバネ定数の設計上問題となるものである。
【0018】
さらにまた、エッチング処理のあとに、リード線接続片23(図6)およびリード線接続片33(図7)など、折曲げ加工を必要とするような部品(リード線接続用板バネ9B、リード線接続用板バネ31)では、その折曲げ部23Aおよび折曲げ部33Aに割れが生じて、使用には耐えられないものがあるという問題がある。
このような割れの問題について検討した結果、板バネ9(リード線接続用板バネ9B、リード線接続用板バネ31)の材料である平板の圧延方向と、リード線接続片23(折曲げ部23A)およびリード線接続片33(折曲げ部33A)の形成方向とに関連のあることが判明した。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような諸問題にかんがみなされたもので、とくに板バネの耐久性および機械的強度を設計どおりとし、長寿命で信頼性のある冷凍機における板バネ製作方法を提供することを課題とする。
【0020】
また本発明は、冷凍機を長寿命とするために重要な部品である板バネの製作技術を向上させた冷凍機における板バネ製作方法を提供することを課題とする。
【0021】
また本発明は、板バネの製作にあたりその機械的強度を所定レベルに維持可能な冷凍機における板バネ製作方法を提供することを課題とする。
【0022】
また本発明は、リード線接続片など折曲げ部分があっても機械的強度が低下することがないようにした冷凍機における板バネ製作方法を提供することを課題とする。
【0023】
【課題を解決するための手段】
本発明による冷凍機における板バネの制作方法に関連して、板バネの曲線状スリットなどをとくに厚さ方向に均一な幅を有するように形成するためには、板バネに形成する曲線状スリットのスリット幅を板厚以上にすること、および材料の平板の両側からエッチング処理することに着目、冷媒の圧縮および膨張を行うことにより冷凍を発生する冷凍機において、その板厚方向に貫通して外周側から中心方向に複数本の曲線状スリットを形成した板バネであって、上記曲線状スリットの幅を、その板厚以上としたことを特徴とする冷凍機における板バネとすることが望ましい
【0024】
また同じく、板バネの曲線状スリットなどをとくに厚さ方向に均一な幅を有するように形成するためには、冷媒の圧縮および膨張を行うことにより冷凍を発生する冷凍機において、その板厚方向に貫通してエッチングにより外周側から中心方向に複数本の曲線状スリットを形成する板バネの製作方法であって、上記板バネの板厚方向におけるその両側にそれぞれエッチング用マスクを配置して、その両側からエッチングを行うようにするとともに、上記曲線状スリットの幅を、その板厚以上とすることを特徴とする冷凍機における板バネの製作方法とすることが望ましい
【0025】
発明は、板バネにリード線接続片など折曲げ部分があっても機械的強度が低下することがないようにするために、板バネの材料である平板の圧延方向および上記折曲げ部分の方向に着目したもので、冷媒の圧縮および膨張を行うことにより冷凍を発生する冷凍機において、折曲げ部においてその平面内から曲げ加工を行うことにより折曲げ片を形成する板バネの製作方法であって、上記板バネの材料である平板の圧延方向に対して平行ではない方向に上記折曲げ片の上記折曲げ部を配置することを特徴とする冷凍機における板バネの製作方法である。
【0026】
上記冷凍機は、ガス圧縮機を有し、このガス圧縮機は、シリンダーと、このシリンダー内に挿入するピストンと、を有するとともに、上記板バネが、このピストンおよび上記シリンダーのいずれか一方をその軸方向に駆動可能とすることができる。
【0027】
上記冷凍機は、コールドヘッドを有し、このコールドヘッドは、シリンダーと、このシリンダー内に挿入するディスプレーサーと、を有するとともに、上記板バネが、このディスプレーサーをその軸方向に駆動可能とすることができる。
【0028】
本発明による冷凍機における板バネ製作方法に関連して、曲線状スリットのスリット幅を板バネの板厚以上にするとともに、平板の両側からエッチング処理することとすれば、エッチング処理に時間がかかっても、エッチング液が板バネの厚さ方向に、より多く作用し、曲線状スリットの幅方向にはほぼ均一に作用することになるので、板バネの厚さ方向においてほぼ均一な幅の曲線状スリットを形成することが可能となる。
したがって、スターリング冷凍機などのガス圧縮機においてとくに使用枚数が多い板バネの耐久性および機械的強度を設計どおりに製作して、長寿命を実現可能である。
【0029】
発明による冷凍機における板バネの製作方法においては、リード線接続片の折曲げ部の方向を平板の圧延方向と平行にはしないようにしたので、その耐久性および機械的強度を向上させ、冷凍機のガス圧縮機ないしコールドヘッドに使用してもその破損を回避し、信頼性を向上させることができる。
【0030】
【発明の実施の形態】
つぎに本発明の実施の形態による冷凍機における板バネ製作方法を図2にもとづき説明するとともに、関連した板バネおよびその制作方法を図1および図3にもとづき参考的に説明する。ただし、図4ないし図8と同様の部分には同一符号を付し、その詳述はこれを省略する。
図1は、板バネ9(巻スリット板バネ9A)において曲線状スリット20を形成する際のエッチング処理の断面図であって、板バネ9の材料である平板の両側に同一形状のパターンを形成したエッチング用マスク34をそれぞれ配置し、両側からエッチング液35をスプレイして両側から同時に同一形状のパターンを形成するようにエッチングを行う。
さらに、板バネ9の厚さをT、曲線状スリット20の幅をDとしたときに、T≦Dとする。すなわち、スリット幅Tを板厚D以上にするもので、好ましくは、D/T=1.0〜1.5程度とする。
【0031】
こうしたエッチング処理により、設計どおりの特性を持った板バネ9を製作することができる。
すなわち、スリット幅Tを板厚D以上にするとともに、板バネ9の両側からエッチング処理をするので、曲線状スリット20は板バネ9の厚さ中心線に対して対象に形成されることになるとともに、曲線状スリット20の幅方向においても比較的均一なエッチング作用を行うことができ、図8に示したような、応力集中の発生しやすい歪んだ断面形状の曲線状スリット20Aとなることはない。
【0032】
図2は、本発明による冷凍機における板バネの制作方法を説明するもので、曲げ加工を行う必要があるリード線接続用板バネ9B(図6)あるいはリード線接続用板バネ31(図7)などを製作するための平面図であって、材料の平板36の圧延方向に沿ってリード線接続片23あるいはリード線接続片33を突出形成する。
すなわち、リード線接続片23の折曲げ部23Aおよびリード線接続片33の折曲げ部33Aは圧延方向とは平行にせず、好ましくは垂直方向とする。
【0033】
こうした折曲げ加工により、リード線接続片23およびリード線接続片33の機械的強度を所定レベルに維持したリード線接続用板バネ9Bおよびリード線接続用板バネ31を製作することができる。
すなわち、圧延方向と圧延方向に垂直な方向とでは、それぞれの機械的強度が異なることに注意してリード線接続片23およびリード線接続片33を折曲げ加工することにより機械的強度を所定レベルに維持することができる。
【0034】
図3は、厚さT=0.7mm、幅D=1.2mmとして板バネ9を形成した場合の、変位量に対する荷重の関係を示すグラフであって、荷重解析による値と、実際の製作品の測定平均値とがほぼ同じカーブを描き、設計どおりの板バネ9を製作することができたことがわかる。
【0035】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、板バネの材料である平板の圧延方向と平行な折曲げ部ではリード線接続片を折曲げ加工しないようにすることにより、機械的強度を所定レベルに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による冷凍機における板バネの制作方法に関連した板バネ9(巻スリット板バネ9A)において曲線状スリット20を形成する際のエッチング処理の断面図である。
【図2】 本発明の実施の形態による冷凍機における板バネの製作方法を説明するもので、曲げ加工を行う必要があるリード線接続用板バネ9B(図6)あるいはリード線接続用板バネ31(図7)などを製作するための平面図である。
【図3】 本発明に関連して、厚さT=0.7mm、幅D=1.2mmとして板バネ9を形成した場合の、変位量に対する荷重の関係を示すグラフである。
【図4】 本出願人により提案されているスターリング冷凍機1の断面図である。
【図5】 同、巻スリット板バネ9Aの平面図である。
【図6】 同、リード線接続用板バネ9Bの平面図および側面図である。
【図7】 同、板バネ9(リード線接続用板バネ9B)の他のタイプのリード線接続用板バネ31を示す平面図である。
【図8】 同、板バネ9(巻スリット板バネ9A、リード線接続用板バネ9B)(あるいはリード線接続用板バネ31)を製造する際のエッチング工程における板厚方向の要部断面図である。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a manufacturing method of the leaf spring in the refrigerator, to a manufacturing method of the leaf spring in particular Stirling refrigerator other refrigerator for generating refrigeration comprising a gas compressor.
[0002]
[Prior art]
Stirling refrigerators and other refrigerators that produce refrigeration by compressing and expanding a refrigerant gas such as helium gas by the interaction of the cylinder and piston, and using a leaf spring as a drive unit for driving the cylinder and piston is there. For example, there is JP-A-5-215423.
An outline will be given based on FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view of a Stirling refrigerator 1 proposed by the present applicant. The Stirling refrigerator 1 includes a gas compressor 2 and a cold head 3.
[0003]
The gas compressor 2 is for generating a refrigeration in the cold head 3 by compressing and supplying refrigerant to the cold head 3 and absorbing and expanding it. The compressor case 4, the intermediate head 5, and the intermediate head 5 A pair of left and right pistons 6, a pair of left and right yokes 7, a pair of left and right cylinders 8 attached to each yoke 7, two pairs of left and right circular leaf springs 9, and a pair of left and right circles An annular permanent magnet 10 and a pair of left and right annular electromagnetic coils 11 are provided.
[0004]
The compressor case 4 accommodates the intermediate head 5, the piston 6, the yoke 7, the cylinder 8, the leaf spring 9, the permanent magnet 10 and the electromagnetic coil 11 symmetrically in the axial direction of the piston 6.
[0005]
The intermediate head 5 appears in a cross shape in FIG. 4, has a support portion 12 in the vertical and vertical directions, and forms a pair of left and right pistons 6 in a substantially central lateral direction. A gas flow path 13 of a refrigerant such as helium gas is formed at the center of the 12.
[0006]
The piston 6 faces a pair of left and right cylinder heads 14 and is provided with a seal member 15 on the outer peripheral surface thereof. A compression / expansion chamber 16 is provided between the cylinder 8 and the cylinder head 14 integrally attached to the cylinder 8. Form. The compression / expansion chamber 16 communicates with the gas flow path 13. The cylinder 8 can move integrally with the electromagnetic coil 11.
[0007]
The yoke 7 is a member made of, for example, iron for forming a magnetic path, and has an outer peripheral portion of the leaf spring 9 and a permanent magnet 10 attached thereto.
[0008]
The cylinder 8 has a piston 6 inserted therein so as to be relatively movable in the axial direction, and the cylinder 8 can reciprocate in the axial direction with respect to the fixed piston 6.
In addition, as a drive type of the gas compressor 2, there are a piston drive type that moves the piston 6 and a cylinder drive type that moves the cylinder 8, but the illustrated example is a cylinder drive type.
[0009]
The leaf spring 9 is made of a metal material having conductivity and elasticity, and its outer peripheral portion is attached to the yoke 7 by the mounting bolt 17 and its inner peripheral portion is attached to the cylinder head 14 by the mounting bolt 17. The compressor case 4 has a plurality of outer winding slit leaf springs 9A and an inner lead wire connecting leaf spring 9B.
[0010]
FIG. 5 is a plan view of the wound slit leaf spring 9A, and FIG. 6 is a plan view and a side view of the lead wire connecting leaf spring 9B.
As shown in FIG. 5, the winding slit leaf spring 9A includes an outer peripheral side mounting hole 18, an inner peripheral side mounting hole 19, a plurality of curved slits 20 from the outer peripheral side toward the central direction, a central hole 21, Is formed.
As shown in FIG. 6, the lead wire connecting leaf spring 9B includes an outer peripheral side mounting hole 18, an inner peripheral side mounting hole 19, a center hole 21, a terminal side hole 22, and a lead wire connecting piece 23 (bending piece). , Lip).
The cylinder 8 and the electromagnetic coil 11 can be reciprocated in the axial direction by the elastic force of the winding slit leaf spring 9A and the lead wire connecting leaf spring 9B, particularly the winding slit leaf spring 9A in which a plurality of curved slits 20 are formed. I support it.
[0011]
The permanent magnet 10 and the electromagnetic coil 11 constitute a linear motor, and are arranged so as to face each other. A lead wire 24 soldered to the lead wire connecting piece 23 of the lead wire connecting leaf spring 9B is provided. Thus, an alternating current having a predetermined frequency can be supplied to the electromagnetic coil 11.
Together with the permanent magnet 10 and the electromagnetic coil 11, the leaf spring 9, the piston 6 and the cylinder 8 constitute a drive unit 25 to generate relative movement of the piston 6 and the cylinder 8.
That is, by passing an alternating current of a predetermined frequency through the electromagnetic coil 11 and by the elastic repulsive force of the leaf spring 9, the permanent magnet 10 and the electromagnetic coil 11 are driven relatively in the axial direction to thereby move the piston 6 and the cylinder 8. Relative motion is generated, the pressure of the refrigerant in the compression / expansion chamber 16 is raised and lowered, and a change in pressure of the refrigerant is supplied from the gas flow path 13 to the cold head 3 side through the gas supply pipe 26 at a predetermined timing. 3. Refrigeration is generated.
[0012]
That is, the cold head 3 includes a cylinder 27, a displacer 29 (piston) containing the regenerator material 28, and a spring material 30, and supplies (compressing and expanding) the refrigerant and the displacer that are out of phase with each other. A reverse Stirling cycle is executed in accordance with the reciprocating motion 29 to generate refrigeration.
As this spring material 30, not only a coil spring but also a plate spring 9 similar to the above can be adopted.
Further, the cold head 3 may have a linear motor similar to that provided in the gas compressor 2.
[0013]
FIG. 7 is a plan view showing another type of leaf spring 31 for lead wire connection (leaf spring 9B for lead wire connection). The side attachment hole 18 and the center hole 32 are formed, and a lead wire connecting piece 33 (bending piece, lip) is formed outside the circumference.
[0014]
In manufacturing the plate spring 9 (winding slit plate spring 9A, lead wire connecting plate spring 9B) or the lead wire connecting plate spring 31 as described above, a flat plate as a material manufactured by rolling or the like is slit by etching. A method of cutting and forming the curved slit 20 or the like has been conventionally performed (see, for example, Japanese Patent No. 119497).
[0015]
By the way, when the leaf spring 9 that supports the movable part (piston 6 or cylinder 8) in the gas compressor 2 of the Stirling refrigerator 1 is manufactured, not only the support function but also the spring constant for obtaining the driving force is increased. And it is necessary to make it so that it can be obtained accurately.
[0016]
FIG. 8 is a cross-sectional view of the main part in the plate thickness direction in the etching process when manufacturing such a plate spring 9 (winding slit plate spring 9A, lead wire connecting plate spring 9B) (or lead wire connecting plate spring 31). Then, for example, the curved slit 20 is formed by applying an etching mask 34 to one surface of the flat plate of the material, spraying an etching solution 35, and performing etching.
However, when it is desired to increase the spring constant, it is common to increase the thickness of the flat plate. However, if the plate thickness is increased, the etching process takes time, so the surface near the etching mask 34 is unnecessary. There is a problem that the inner part is not fully melted toward the opposite surface.
[0017]
Therefore, the portion on the side where the etching mask 34 is applied is greatly removed, and the sectional shape of the curved slit 20 of the leaf spring 9 (winding slit leaf spring 9A) formed from this flat plate is as shown in FIG. There is a problem that the curved spring 20A having a distorted cross-sectional shape having a non-uniform width in the thickness direction becomes a flat spring 9 as designed.
In particular, the side end portions of the curved slit 20 (20A), that is, the mask side end portion 20B and the opposite end portion 20C are sharpened, and stress concentration is likely to occur there. Therefore, there is a problem that the leaf spring 9 that performs repetitive vibration motion is likely to be damaged.
These various problems also occur when the lead wire connecting leaf spring 9B (FIG. 6) or the lead wire connecting leaf spring 31 (FIG. 7) is manufactured. This is a problem in designing the spring constant when the curved slit 20 is manufactured in the winding slit leaf spring 9A for obtaining the above.
[0018]
Furthermore, after the etching process, components (such as the lead wire connecting leaf spring 9B and the lead) that require bending such as the lead wire connecting piece 23 (FIG. 6) and the lead wire connecting piece 33 (FIG. 7). In the line connecting leaf spring 31), there is a problem that the bent portion 23A and the bent portion 33A are cracked and cannot be used.
As a result of examining such a cracking problem, the rolling direction of the flat plate, which is the material of the leaf spring 9 (lead wire connecting leaf spring 9B, lead wire connecting leaf spring 31), and the lead wire connecting piece 23 (bending portion) 23A) and the formation direction of the lead wire connecting piece 33 (bending portion 33A).
[0019]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been considered that bite the problems as described above, that in particular the durability and mechanical strength of the leaf spring and as designed, to provide a manufacturing method of a leaf spring in the refrigerator reliable long life Is an issue.
[0020]
The present invention aims to provide a manufacturing method of a leaf spring in the refrigerator with an improved fabrication technique of the leaf spring is an important component to the refrigerator and long life.
[0021]
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a leaf spring in a refrigerator that can maintain the mechanical strength at a predetermined level when the leaf spring is manufactured.
[0022]
The present invention aims to provide a manufacturing method of a leaf spring in the refrigerator so that no mechanical strength even if bent portion such as a lead wire connecting pieces is reduced.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
In relation to the method for producing a leaf spring in the refrigerator according to the present invention, in order to form a curved slit or the like of the leaf spring so as to have a uniform width particularly in the thickness direction, the curved slit formed in the leaf spring. that the slit width or thickness plate, and focused from both sides of the flat plate of the material to be etched, in the refrigerator for generating refrigeration by performing compression and expansion of the refrigerant, penetrating in its thickness direction a plate spring which is formed a plurality of curved slits in the central direction from an outer peripheral side Te, the width of the curved slits, be a leaf spring in the refrigerator, characterized in that as its thickness or Desirable .
[0024]
Similarly, in order to form a curved slit or the like of a leaf spring so as to have a uniform width particularly in the thickness direction, in a refrigerator that generates refrigeration by compressing and expanding the refrigerant, Is a manufacturing method of a leaf spring that forms a plurality of curved slits from the outer peripheral side to the center direction by etching through an etching mask, and an etching mask is disposed on each side of the leaf spring in the plate thickness direction, It is desirable to provide a method for manufacturing a leaf spring in a refrigerator, wherein etching is performed from both sides, and the width of the curved slit is equal to or greater than the plate thickness.
[0025]
In order to prevent the mechanical strength from being lowered even if the leaf spring has a bent portion such as a lead wire connecting piece, the rolling direction of the flat plate, which is the material of the leaf spring, and the bent portion In a refrigerator that generates refrigeration by compressing and expanding refrigerant, the leaf spring is a manufacturing method of a leaf spring that forms a bent piece by bending from the plane in a bent portion. And it is a manufacturing method of the leaf | plate spring in the refrigerator characterized by arrange | positioning the said bending part of the said bending piece in the direction which is not parallel with the rolling direction of the flat plate which is the material of the said leaf | plate spring.
[0026]
The refrigerator includes a gas compressor. The gas compressor includes a cylinder and a piston inserted into the cylinder, and the leaf spring includes one of the piston and the cylinder. It can be driven in the axial direction.
[0027]
The refrigerator has a cold head, the cold head has a cylinder and a displacer inserted into the cylinder, and the leaf spring enables the displacer to be driven in the axial direction. be able to.
[0028]
In connection with the fabrication method of the leaf spring in the refrigerator according to the present invention, as well as the slit width of the curved slits than the thickness of the leaf spring, if it is etched from both sides of the flat plate, the time to the etching process Even if it is applied, the etching solution acts more in the thickness direction of the leaf spring, and acts almost uniformly in the width direction of the curved slit. A curved slit can be formed.
Therefore, in a gas compressor such as a Stirling refrigerator, the durability and mechanical strength of the leaf spring, which is particularly used in large numbers, can be manufactured as designed to achieve a long life.
[0029]
Oite The manufacturing method of the leaf spring in the refrigerator according to the present invention, since the direction of the bent portion of the lead wire connecting pieces to avoid the parallel to the rolling direction of the plate, the durability and mechanical strength Even if it is used for a gas compressor or a cold head of a refrigerator, the damage can be avoided and the reliability can be improved.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, a manufacturing method of the leaf spring in the refrigerator according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 2 , and a related leaf spring and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS. 1 and 3 . However, the same parts as those in FIGS. 4 to 8 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
FIG. 1 is a cross-sectional view of the etching process when the curved slit 20 is formed in the leaf spring 9 (winding slit leaf spring 9A), and patterns having the same shape are formed on both sides of the flat plate which is the material of the leaf spring 9. Etching is performed so that the etched masks 34 are respectively arranged and sprayed with the etching solution 35 from both sides to simultaneously form the same pattern from both sides.
Further, T ≦ D, where T is the thickness of the leaf spring 9 and D is the width of the curved slit 20. That is, the slit width T is set to be equal to or greater than the plate thickness D, and preferably D / T = about 1.0 to 1.5.
[0031]
By such an etching process, the leaf spring 9 having the designed characteristics can be manufactured.
That is, since the slit width T is set to be equal to or greater than the plate thickness D and the etching process is performed from both sides of the plate spring 9, the curved slit 20 is formed with respect to the thickness center line of the plate spring 9. At the same time, a relatively uniform etching action can be performed in the width direction of the curved slit 20, and the curved slit 20A having a distorted cross-section shape, as shown in FIG. Absent.
[0032]
FIG. 2 illustrates a method for producing a leaf spring in a refrigerator according to the present invention . Lead wire connecting leaf spring 9B (FIG. 6) or lead wire connecting leaf spring 31 (FIG. 7) that needs to be bent. The lead wire connecting piece 23 or the lead wire connecting piece 33 protrudes along the rolling direction of the flat plate 36 of material.
That is, the bent portion 23A of the lead wire connecting piece 23 and the bent portion 33A of the lead wire connecting piece 33 are not parallel to the rolling direction, and are preferably in the vertical direction.
[0033]
By such bending, the lead wire connecting leaf spring 9B and the lead wire connecting leaf spring 31 in which the mechanical strength of the lead wire connecting piece 23 and the lead wire connecting piece 33 is maintained at a predetermined level can be manufactured.
That is, the mechanical strength is set to a predetermined level by bending the lead wire connecting piece 23 and the lead wire connecting piece 33 while noting that the mechanical strength differs between the rolling direction and the direction perpendicular to the rolling direction. Can be maintained.
[0034]
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the load and the amount of displacement when the leaf spring 9 is formed with a thickness T = 0.7 mm and a width D = 1.2 mm. It can be seen that the measured average value of the work draws almost the same curve, and the leaf spring 9 as designed can be produced.
[0035]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the mechanical strength is maintained at a predetermined level by preventing the lead wire connecting piece from being bent at the bent portion parallel to the rolling direction of the flat plate that is the material of the leaf spring. can do.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of an etching process when a curved slit 20 is formed in a leaf spring 9 (winding slit leaf spring 9A) related to a production method of a leaf spring in a refrigerator according to the present invention.
FIG. 2 explains a method for manufacturing a leaf spring in a refrigerator according to an embodiment of the present invention, and a lead wire connecting leaf spring 9B (FIG. 6) or a lead wire connecting leaf spring that needs to be bent; It is a top view for manufacturing 31 (FIG. 7) etc. FIG.
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a load and a displacement when a leaf spring 9 is formed with a thickness T = 0.7 mm and a width D = 1.2 mm in relation to the present invention .
FIG. 4 is a cross-sectional view of a Stirling refrigerator 1 proposed by the present applicant.
FIG. 5 is a plan view of the wound slit leaf spring 9A.
6 is a plan view and a side view of the lead wire connecting leaf spring 9B. FIG.
7 is a plan view showing another type of leaf spring 31 for lead wire connection (plate spring 9B for lead wire connection). FIG.
FIG. 8 is a cross-sectional view of an essential part in the plate thickness direction in an etching process when manufacturing the leaf spring 9 (winding slit leaf spring 9A, lead wire connecting leaf spring 9B) (or lead wire connecting leaf spring 31). It is.

Claims (3)

冷媒の圧縮および膨張を行うことにより冷凍を発生する冷凍機において、
折曲げ部においてその平面内から曲げ加工を行うことにより折曲げ片を形成する板バネの製作方法であって、
前記板バネの材料である平板の圧延方向に対して平行ではない方向に前記折曲げ片の前記折曲げ部を配置することを特徴とする冷凍機における板バネの製作方法。
In a refrigerator that generates refrigeration by compressing and expanding refrigerant,
A method for producing a leaf spring that forms a bent piece by bending from the plane in a bent portion,
A method for producing a leaf spring in a refrigerator, wherein the bent portion of the bent piece is arranged in a direction that is not parallel to a rolling direction of a flat plate that is a material of the leaf spring.
前記冷凍機は、ガス圧縮機を有し、
このガス圧縮機は、
シリンダーと、
このシリンダー内に挿入するピストンと、を有するとともに、
前記板バネが、このピストンおよび前記シリンダーのいずれか一方をその軸方向に駆動可能とすることを特徴とする請求項記載の冷凍機における板バネの製作方法。
The refrigerator has a gas compressor,
This gas compressor
A cylinder,
Having a piston to be inserted into the cylinder,
It said plate spring, a manufacturing method of the leaf spring in claim 1, wherein the refrigerator, characterized in that the drivable one of the piston and the cylinder in the axial direction.
前記冷凍機は、コールドヘッドを有し、
このコールドヘッドは、
シリンダーと、
このシリンダー内に挿入するディスプレーサーと、を有するとともに、
前記板バネが、このディスプレーサーをその軸方向に駆動可能とすることを特徴とする請求項記載の冷凍機における板バネの製作方法。
The refrigerator has a cold head,
This cold head
A cylinder,
And having a displacer inserted into the cylinder,
It said plate spring, a manufacturing method of the leaf spring in claim 1, wherein the refrigerator, characterized in that to enable driving the displacer in the axial direction.
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