JP4197341B2 - Regenerator type refrigerator - Google Patents

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Description

本発明は蓄冷器式冷凍機に係わり、特にロータリバルブを用いてシリンダへの作動流体の供給及びシリンダからの作動流体の排出を切り換える方式の蓄冷器式冷凍機に関する。   The present invention relates to a regenerator refrigerator, and more particularly, to a regenerator refrigerator that uses a rotary valve to switch between supply of working fluid to a cylinder and discharge of working fluid from the cylinder.

極低温を発生する冷凍機としてギフォード・マクマホン(GM)冷凍機が知られている。GM冷凍機は、シリンダ内を往復動するディスプレーサによる空間の体積変化を利用してギフォード・マクマホン冷凍サイクルに基づいて冷却効果を得る冷凍機である。   A Gifford McMahon (GM) refrigerator is known as a refrigerator that generates an extremely low temperature. The GM refrigerator is a refrigerator that obtains a cooling effect based on the Gifford-McMahon refrigeration cycle by utilizing a volume change of a space by a displacer that reciprocates in a cylinder.

GM冷凍機では、高圧の冷媒ガス(ヘリウムガス等)をシリンダに供給し、これを断熱膨張させて低温とする。膨張して極低温となった冷媒ガスは、周囲から熱を吸収するとともに、蓄冷材と熱交換して室温まで昇温された後、シリンダから排気される。これによりシリンダ内は極低温に維持される。シリンダから排出された冷媒ガスは圧縮機に送られ圧縮され、高圧の冷媒ガスとなる。この高圧の冷媒ガスは再びGM冷凍機のシリンダに供給される。   In the GM refrigerator, a high-pressure refrigerant gas (helium gas or the like) is supplied to a cylinder, and this is adiabatically expanded to a low temperature. The refrigerant gas which has expanded to a very low temperature absorbs heat from the surroundings, and is heated up to room temperature by exchanging heat with the cold storage material and then exhausted from the cylinder. As a result, the inside of the cylinder is kept at a very low temperature. The refrigerant gas discharged from the cylinder is sent to the compressor and compressed to become high-pressure refrigerant gas. This high-pressure refrigerant gas is supplied again to the cylinder of the GM refrigerator.

高圧の冷媒ガスをシリンダに供給し、シリンダ内で低圧となった冷媒ガスをシリンダから排出するために、シリンダ内のディスプレーサの往復動に同期して冷媒ガスの給気・排気を切り換える切り換えバルブが用いられる。GM冷凍機では、一般的に、切り換えバルブとして、スプールバルブ、ポペットバルブ、ロータリバルブ等が用いられる。   In order to supply high-pressure refrigerant gas to the cylinder and to discharge the low-pressure refrigerant gas from the cylinder, there is a switching valve that switches between supply and exhaust of the refrigerant gas in synchronization with the reciprocating movement of the displacer in the cylinder. Used. In the GM refrigerator, a spool valve, a poppet valve, a rotary valve or the like is generally used as a switching valve.

ロータリバルブは円筒状の回転体であるバルブプレートをバルブ本体に押し付けながら回転させ、バルブプレートの回転に伴って、バルブ本体に形成されてシリンダに接続された通路を、給気側通路と排気側通路とに切り換える機構である。通常、バルブプレートの一回転で、給気と排気が一回切り換わる。   The rotary valve rotates while rotating the valve plate, which is a cylindrical rotating body, against the valve body. As the valve plate rotates, the passage formed in the valve body and connected to the cylinder is connected to the supply side passage and the exhaust side. It is a mechanism for switching to the passage. Normally, one rotation of the valve plate switches between supply and exhaust once.

従来のGM冷凍機では、バルブ本体の片面側から高圧の冷媒ガスを供給し、バルブ本体の反対側の摺動面に接触しながら回転するバルブプレートにより切り換えを行う構成となっている(例えば、特許文献1参照)。バルブプレートはバルブ本体と面接触してバルブプレートに形成された冷媒ガス通路をシールしながら回転する必要があるため、バルブ本体とバルブプレートとを互いに押し付けておく必要がある。面接触するバルブプレートの摺動面とバルブ本体の摺動面は平面度の高い面であり、バルブ本体の摺動面とバルブプレートの摺動面とを互いに押し付けることでバルブプレートに形成された冷媒ガス通路が気密に保持されるように構成されている。   The conventional GM refrigerator is configured to supply a high-pressure refrigerant gas from one side of the valve body, and to switch by a valve plate that rotates while contacting the sliding surface on the opposite side of the valve body (for example, Patent Document 1). Since the valve plate needs to rotate while sealing the refrigerant gas passage formed in the valve plate in surface contact with the valve body, it is necessary to press the valve body and the valve plate against each other. The sliding surface of the valve plate that contacts the surface and the sliding surface of the valve body are surfaces with high flatness, and are formed on the valve plate by pressing the sliding surface of the valve body and the sliding surface of the valve plate together. The refrigerant gas passage is configured to be kept airtight.

従来のGM冷凍機では、バルブプレートにバルブ本体を押し付けるために、給気する冷媒ガスの圧力を利用している。すなわち、バルブ本体の摺動面の反対側から高圧の冷媒ガスを導入する際に、冷媒ガスの圧力がバルブ本体の摺動面とは反対側の面に作用するように構成されており、バルブ本体の摺動面とは反対側の圧力とバルブ本体の摺動面側の排気する冷媒ガスの圧力との圧力差でバルブ本体をバルブプレートに押し付ける構成となっている。
特開2001−280728号公報
In the conventional GM refrigerator, in order to press the valve body against the valve plate, the pressure of the refrigerant gas to be supplied is used. That is, when high-pressure refrigerant gas is introduced from the opposite side of the sliding surface of the valve body, the pressure of the refrigerant gas acts on the surface opposite to the sliding surface of the valve body. The valve body is pressed against the valve plate by a pressure difference between the pressure on the side opposite to the sliding surface of the body and the pressure of the refrigerant gas exhausted on the sliding surface side of the valve body.
JP 2001-280728 A

上述のように給気される冷媒ガスの圧力をロータリバルブ(すなわち、バルブ本体)の押圧力として利用した場合、バルブ本体の押圧力は給気する冷媒ガス及び排気する冷媒ガスの圧力に依存することとなる。したがって、冷媒ガスの圧力が変動するとロータリバルブでの押圧力も変化してしまう。   When the pressure of the refrigerant gas supplied as described above is used as the pressing force of the rotary valve (that is, the valve body), the pressing force of the valve body depends on the pressure of the refrigerant gas to be supplied and the refrigerant gas to be exhausted. It will be. Therefore, when the pressure of the refrigerant gas varies, the pressing force at the rotary valve also changes.

給気する冷媒ガス及び排気する冷媒ガスの圧力差が小さい場合は、押圧力も小さくなり、摺動面で気密性が低くなって冷媒ガスが摺動面の間から漏れるおそれがある。一方、給気する冷媒ガスの圧力が高いと、押圧力も高くなり、摺動面における摩擦力が過大となるおそれがある。   When the pressure difference between the refrigerant gas to be supplied and the refrigerant gas to be exhausted is small, the pressing force is also small, and the airtightness is lowered on the sliding surface, and the refrigerant gas may leak from between the sliding surfaces. On the other hand, when the pressure of the refrigerant gas to be supplied is high, the pressing force also increases, and the frictional force on the sliding surface may be excessive.

冷媒ガスの圧力が高く、摺動面における摩擦力が過大となった状態でロータリバルブが作動すると、バルブ本体とバルブプレートの摺動面の磨耗が激しくなる。このような状態で連続して運転していると、ロータリバルブの寿命が短くなり、ロータリバルブを早期に交換しなければならないといった問題が生じる。また、バルブ本体とバルブプレートとの過度の摩擦により生じた磨耗粉がシリンダ内に入り込み、シリンダの作動不良を起こす要因となるという問題もある。   When the rotary valve is operated in a state where the pressure of the refrigerant gas is high and the frictional force on the sliding surface is excessive, the sliding surface between the valve body and the valve plate is worn significantly. When continuously operated in such a state, the life of the rotary valve is shortened, and there is a problem that the rotary valve must be replaced early. In addition, there is a problem that wear powder generated by excessive friction between the valve body and the valve plate enters the cylinder and causes a malfunction of the cylinder.

さらに、摺動面における摩擦力が大きいと、バルブプレートを回転させるためのモータに脱調が生じ、バルブプレートを正常に回転させることができなくなるといった問題もある。   Further, when the frictional force on the sliding surface is large, there is a problem that the motor for rotating the valve plate is stepped out and the valve plate cannot be normally rotated.

また、バルブ本体の押圧力が大きいと、バルブプレートをそれだけの押圧力に耐えるように支持しなければならない。バルブプレートは回転する部材であるため、ボールベアリングにより回転可能に支持されている。したがって、バルブ本体の押圧力が大きいとボールベアリングに加わるスラスト荷重も増大し、その結果ボールベアリングの寿命が短くなるといった問題もある。   Further, when the pressing force of the valve body is large, the valve plate must be supported so as to withstand that pressing force. Since the valve plate is a rotating member, it is rotatably supported by a ball bearing. Therefore, when the pressing force of the valve body is large, the thrust load applied to the ball bearing also increases, resulting in a problem that the life of the ball bearing is shortened.

本発明は上述の問題に鑑みなされたものであり、バルブ本体をバルブプレートに押し付けて密着させるための押圧力を適度に調整することのできるロータリバルブを有する蓄冷器式冷凍機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 problems, and provides a regenerator type refrigerator having a rotary valve capable of appropriately adjusting the pressing force for pressing the valve main body against the valve plate to closely contact the valve plate. Objective.

上述の目的を達成するために、本発明によれば、作動流体を圧縮する圧縮機と、圧縮された該作動流体が供給されるシリンダと、前記圧縮機と該シリンダとの間に設けられ、該作動流体の流路を、該作動流体を前記シリンダに供給するガス供給路と、該作動流体を前記シリンダから排出して前記圧縮機に導くガス排出路とのいずれかに切り換えるロータリバルブと、該ロータリバルブのバルブ本体を押圧して、該バルブ本体の摺動面を該ロータリバルブのバルブプレートの摺動面に密着させるためのバネと、前記バルブ本体の前記摺動面の反対側に形成された第1の空間と、前記バルブ本体の前記摺動面に繋がる第2の空間とを連通するバイパス通路とを有し、前記バネのばね荷重によってのみ前記バルブ本体に作用する押圧力を発生させ、冷媒ガスを供給するためのガス供給孔が形成されたガス供給部材が、前記バルブ本体の前記摺動面の反対側に設けられ、該ガス供給孔と前記バルブ本体のガス流路とが接続され、前記ガス供給部材と前記バルブ本体との間にシール部材が設けられて前記ガス供給孔及び前記ガス流路と前記第1の空間との間が気密にシールされることを特徴とする蓄冷器式冷凍機が提供される。 In order to achieve the above-described object, according to the present invention, a compressor for compressing a working fluid, a cylinder to which the compressed working fluid is supplied, a compressor and the cylinder are provided, A rotary valve that switches the flow path of the working fluid to one of a gas supply path for supplying the working fluid to the cylinder and a gas discharge path for discharging the working fluid from the cylinder and leading to the compressor; A spring for pressing the valve body of the rotary valve to bring the sliding surface of the valve body into close contact with the sliding surface of the valve plate of the rotary valve, and formed on the opposite side of the sliding surface of the valve body A bypass passage that communicates the first space and the second space connected to the sliding surface of the valve body, and generates a pressing force that acts on the valve body only by the spring load of the spring. then, A gas supply member in which a gas supply hole for supplying a medium gas is formed is provided on the opposite side of the sliding surface of the valve body, and the gas supply hole and the gas flow path of the valve body are connected. A regenerator characterized in that a seal member is provided between the gas supply member and the valve body so that the gas supply hole, the gas flow path, and the first space are hermetically sealed . A refrigerator is provided.

本発明による蓄冷器式冷凍機において、冷媒ガスを供給するためのガス供給孔が形成されたガス供給部材が、前記バルブ本体の前記摺動面の反対側に設けられ、該ガス供給孔と前記バルブ本体のガス流路とが接続され前記ガス供給部材と前記バルブ本体との間にシール部材が設けられて前記ガス供給孔及び前記ガス流路と前記第1の空間との間が気密にシールされ場合、排気側の圧力である第2の空間と第1の空間がバイパス通路により連通されるため、第1の空間も排気側の圧力となる。
In the regenerator refrigerator according to the present invention, a gas supply member in which a gas supply hole for supplying refrigerant gas is formed is provided on the opposite side of the sliding surface of the valve body, and the gas supply hole and the A gas flow path of the valve main body is connected , and a seal member is provided between the gas supply member and the valve main body so that the gas supply hole, the gas flow path, and the first space are airtight. If sealed, since the second space and the first space is a pressure of the exhaust side are communicated by a bypass passage, it is the pressure of the exhaust side first space.

また、前記ガス供給部材は前記バルブ本体のガス流路内に延在する先端部を有し、前記シール部材は該先端部の外周面と前記バルブ本体の前記ガス流路の内周面との間に設けられることが好ましい。前記バイパス通路は、前記ロータリバルブを収容するハウジングに形成された細孔であることとしてもよい。   Further, the gas supply member has a tip portion extending into the gas flow path of the valve body, and the seal member is formed between an outer peripheral surface of the tip portion and an inner peripheral surface of the gas flow path of the valve body. It is preferable to be provided in between. The bypass passage may be a fine hole formed in a housing that houses the rotary valve.

本発明によれば、ロータリバルブにおけるバルブ本体の押圧力をバネのばね荷重のみで発生させることで、常に一定の押圧力をバルブ本体に作用させることができ、バルブ本体とバルブプレートの摺動部分の気密性を維持しながらバルブ本体及びバルブプレートの磨耗を抑制することができ、ロータリバルブの寿命を長くすることができる。また、バルブプレートを回転させるための駆動力を低減することができる。さらに、バルブプレートを回転可能に支持するベアリングに加わるスラスト荷重を低減することができる。   According to the present invention, by generating the pressing force of the valve body in the rotary valve only by the spring load of the spring, a constant pressing force can always be applied to the valve body, and the sliding portion between the valve body and the valve plate The wear of the valve body and the valve plate can be suppressed while maintaining the airtightness of the valve, and the life of the rotary valve can be extended. Further, the driving force for rotating the valve plate can be reduced. Further, it is possible to reduce the thrust load applied to the bearing that rotatably supports the valve plate.

次に、本発明の実施例による冷凍機について図面を参照しながら説明する。   Next, a refrigerator according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1は本発明の第1実施例によるギフォード・マクマホン(GM)型冷凍機の断面図である。本実施例によるGM型冷凍機は、ガス圧縮機1とコールドヘッド2とを有する。コールドヘッド2は、ハウジング部23とシリンダ部10とを有する。ガス圧縮機1は、吸気口1aから冷媒ガスを吸い込み、圧縮して、吐出口1bから高圧の冷媒ガスとして吐出する。作動流体である冷媒ガスとして、通常はヘリウムガスが使用される。   FIG. 1 is a sectional view of a Gifford McMahon (GM) type refrigerator according to a first embodiment of the present invention. The GM refrigerator according to this embodiment includes a gas compressor 1 and a cold head 2. The cold head 2 has a housing part 23 and a cylinder part 10. The gas compressor 1 draws in refrigerant gas from the intake port 1a, compresses it, and discharges it as high-pressure refrigerant gas from the discharge port 1b. Usually, helium gas is used as the refrigerant gas which is a working fluid.

シリンダ部10は、第1段目シリンダ10aと第2段目シリンダ10bとの2段構成であり、第2段目シリンダ10bは、第1段目シリンダ10aよりも細い。シリンダ10a及び10b内に、それぞれディスプレーサ3a及び3bが、シリンダの軸方向に往復運動可能に挿入されている。ディスプレーサ3a及び3bは、相互に連結されている。ディスプレーサ3a及び3b内には、それぞれ蓄冷材4及び5が充填されたガス流路が形成されている。   The cylinder part 10 has a two-stage configuration of a first stage cylinder 10a and a second stage cylinder 10b, and the second stage cylinder 10b is thinner than the first stage cylinder 10a. Displacers 3a and 3b are inserted into the cylinders 10a and 10b, respectively, so as to be able to reciprocate in the axial direction of the cylinder. The displacers 3a and 3b are connected to each other. In the displacers 3a and 3b, gas flow paths filled with the cold storage materials 4 and 5 are formed, respectively.

第1段目シリンダ10a内の、第2段目シリンダ10b側の端部に、第1段目膨張室11が形成され、他方の端部に上部室13が形成されている。第2段目シリンダ10bの、第1段目シリンダ10a側とは反対側の端部に第2段目膨張室12が形成されている。   A first-stage expansion chamber 11 is formed at the end of the first-stage cylinder 10a on the second-stage cylinder 10b side, and an upper chamber 13 is formed at the other end. A second-stage expansion chamber 12 is formed at the end of the second-stage cylinder 10b opposite to the first-stage cylinder 10a side.

上部室13と第1段目膨張室11とは、ガス流路L1、蓄冷材4が充填されているガス流路、及びガス流路L2を介して接続されている。第1段目膨張室11と第2段目膨張室12とは、ガス流路L3、蓄冷材5が充填されているガス流路、及びガス流路L4を介して接続されている。第1段目シリンダ10aの外周面のうち、第1段目膨張室11に対応する位置に、冷却ステージ6が取り付けられている。また、第2段目シリンダ10bの外周面のうち、第2段目膨張室12に対応する位置に、冷却ステージ7が取り付けられている。   The upper chamber 13 and the first stage expansion chamber 11 are connected via a gas flow path L1, a gas flow path filled with the regenerator material 4, and a gas flow path L2. The first stage expansion chamber 11 and the second stage expansion chamber 12 are connected via a gas flow path L3, a gas flow path filled with the cold storage material 5, and a gas flow path L4. A cooling stage 6 is attached to a position corresponding to the first stage expansion chamber 11 on the outer peripheral surface of the first stage cylinder 10a. A cooling stage 7 is attached to a position corresponding to the second stage expansion chamber 12 in the outer peripheral surface of the second stage cylinder 10b.

第1段目ディスプレーサ3aの外周面のうち、上部室13側の端部近傍にシール機構50が配置されている。シール機構50によりディスプレーサ3aの外周面とシリンダ10aの内周面との間のクリアランスをシールしている。   A seal mechanism 50 is disposed in the vicinity of the end on the upper chamber 13 side in the outer peripheral surface of the first stage displacer 3a. The seal mechanism 50 seals the clearance between the outer peripheral surface of the displacer 3a and the inner peripheral surface of the cylinder 10a.

スコッチヨーク22が、第1段目ディスプレーサ3aに連結され、シリンダ10aの外に延在している。スコッチヨーク22は、ハウジング23に固定された摺動軸受17a及び17bにより、ディスプレーサ3a,3bの軸方向に移動可能に支持されている。摺動軸受17bにおいては、摺動部の気密性が保たれており、ハウジング23内の空間と上部室13とが隔離されている。モータ15の回転運動が、クランク14及びスコッチヨーク22を介してディスプレーサ3aに伝達され、ディスプレーサ3a,3bが往復駆動される。   A scotch yoke 22 is connected to the first stage displacer 3a and extends outside the cylinder 10a. The scotch yoke 22 is supported by sliding bearings 17a and 17b fixed to the housing 23 so as to be movable in the axial direction of the displacers 3a and 3b. In the sliding bearing 17b, the airtightness of the sliding portion is maintained, and the space in the housing 23 and the upper chamber 13 are isolated. The rotational movement of the motor 15 is transmitted to the displacer 3a via the crank 14 and the scotch yoke 22, and the displacers 3a and 3b are driven to reciprocate.

ディスプレーサ3a,3bが上部室13側へ移動する時には、上部室13の容積が減少し、第1段目及び第2段目の膨張室11及び12の容積が増加する。ディスプレーサ3a,3bが反対向きに移動する時には、容積の増減が逆転する。上部室13、膨張室11及び12の容積の変動に伴い、冷媒ガスがガス流路L1〜L4を通って移動する。このとき、冷媒ガスと、蓄冷材4及び5との間で熱交換が行われる。   When the displacers 3a and 3b move to the upper chamber 13 side, the volume of the upper chamber 13 decreases, and the volumes of the first and second expansion chambers 11 and 12 increase. When the displacers 3a, 3b move in the opposite direction, the increase / decrease in volume is reversed. As the volumes of the upper chamber 13 and the expansion chambers 11 and 12 change, the refrigerant gas moves through the gas flow paths L1 to L4. At this time, heat exchange is performed between the refrigerant gas and the cold storage materials 4 and 5.

冷媒ガスの流路において、圧縮機1の吸気口1a及び吐出口1bと上部室13との間にロータリバルブRVが配置されている。ロータリバルブRVは、ガス圧縮機1の吐出口1bから吐出された冷媒ガスを上部室13内に導き、また、上部室13内の冷媒ガスをガス圧縮機1の吸気口1aに導くために、冷媒ガスの流路を切り換える。   A rotary valve RV is disposed between the intake port 1 a and the discharge port 1 b of the compressor 1 and the upper chamber 13 in the refrigerant gas flow path. The rotary valve RV guides the refrigerant gas discharged from the discharge port 1b of the gas compressor 1 into the upper chamber 13 and guides the refrigerant gas in the upper chamber 13 to the intake port 1a of the gas compressor 1. Switch the refrigerant gas flow path.

ロータリバルブRVは、バルブ本体8及びバルブプレート9を有する。バルブプレート9は、例えばアルミニウム合金で形成され、バルブ本体8は、例えば四フッ化エチレン(例えば、NTN社製のベアリーFL3000)で形成されている。バルブ本体8及びバルブプレート9は平坦な摺動面を有し、この平坦な摺動面同士が面接触している。両者の摺動面の少なくとも一方に、摩擦を低減して耐磨耗性を向上させるために、ダイヤモンドライクカーボン(DLC)等の硬質材からなる薄膜が形成されることが好ましい。   The rotary valve RV has a valve body 8 and a valve plate 9. The valve plate 9 is made of, for example, an aluminum alloy, and the valve body 8 is made of, for example, tetrafluoroethylene (for example, BEAREE FL3000 manufactured by NTN). The valve body 8 and the valve plate 9 have flat sliding surfaces, and the flat sliding surfaces are in surface contact with each other. A thin film made of a hard material such as diamond-like carbon (DLC) is preferably formed on at least one of both sliding surfaces in order to reduce friction and improve wear resistance.

バルブプレート9は、回転軸受16により、ハウジング23内に回転可能に支持されている。スコッチヨーク22を駆動するクランク14の偏心ピン14aが回転軸を中心として公転することにより、バルブプレート9が回転する。バルブ本体8は、ピン19により回転しないように固定されているが、バルブプレート9に向かう方向に関しては固定されていない。バルブ本体8の後側には弾性部材としてコイルバネ20が、ガス供給部材25との間で圧縮された状態で配置されている。したがって、バルブ本体8は、コイルバネ20の押圧力により、バルブプレート9に対して押圧される。これにより、バルブ本体8の摺動面がバルブプレート9の摺動面に対して、適切な面圧が加えられた状態で面接触する。ガス供給部材25に形成されたガス供給孔25aはバルブ本体8のガス流路8bに連通しており、ガス供給孔25aからバルブ本体8に冷媒ガスが供給される。   The valve plate 9 is rotatably supported in the housing 23 by a rotary bearing 16. When the eccentric pin 14a of the crank 14 that drives the scotch yoke 22 revolves around the rotation axis, the valve plate 9 rotates. The valve body 8 is fixed so as not to rotate by the pin 19, but is not fixed in the direction toward the valve plate 9. On the rear side of the valve body 8, a coil spring 20 as an elastic member is disposed in a compressed state with the gas supply member 25. Therefore, the valve body 8 is pressed against the valve plate 9 by the pressing force of the coil spring 20. As a result, the sliding surface of the valve body 8 comes into surface contact with the sliding surface of the valve plate 9 in a state where an appropriate surface pressure is applied. A gas supply hole 25 a formed in the gas supply member 25 communicates with the gas flow path 8 b of the valve body 8, and refrigerant gas is supplied to the valve body 8 from the gas supply hole 25 a.

なお、バルブプレート9はハウジング23の突起部により押圧力を支持されている。また、組立の際は、図示はしないが、ハウジング23が高圧ガス供給側から分割され、バルブプレートが挿入される構造となっている。   Note that the valve plate 9 is supported by a pressing portion by a protrusion of the housing 23. Further, at the time of assembly, although not shown, the housing 23 is divided from the high-pressure gas supply side, and a valve plate is inserted.

本実施例では、バルブ本体8のバルブプレート9に対する押圧力を発生させるための押圧力発生手段としてコイルバネ20が設けられている。この押圧力発生手段としては、コイルバネ20が好適であるが、コイル状に巻かれたバネではないバネや、圧縮されて弾性力を発生する部材であれば、ゴムやプラスチック等の弾性部材を用いることもできる。   In this embodiment, a coil spring 20 is provided as a pressing force generating means for generating a pressing force of the valve body 8 against the valve plate 9. As the pressing force generating means, a coil spring 20 is suitable, but a spring that is not a coil wound spring or an elastic member such as rubber or plastic is used as long as it is a member that generates an elastic force when compressed. You can also.

図2は、ロータリバルブRVの分解斜視図である。円柱状のバルブ本体8の平坦な摺動面8aとバルブプレート9の平坦な摺動面9aとが面接触する。ガス供給路となるガス流路8bが、バルブ本体8の中心軸に沿ってバルブ本体8を貫通している。すなわち、ガス流路8bの一端が、摺動面8aに開口している。ガス流路8bの他端は、図1に示したガス圧縮機1の吐出口1bに接続されている。圧縮機1の吐出口1bからバルブ本体8のガス流路8bまでがガス供給路に相当する。   FIG. 2 is an exploded perspective view of the rotary valve RV. The flat sliding surface 8a of the cylindrical valve body 8 and the flat sliding surface 9a of the valve plate 9 are in surface contact. A gas flow path 8 b serving as a gas supply path passes through the valve body 8 along the central axis of the valve body 8. That is, one end of the gas flow path 8b is open to the sliding surface 8a. The other end of the gas flow path 8b is connected to the discharge port 1b of the gas compressor 1 shown in FIG. From the discharge port 1b of the compressor 1 to the gas flow path 8b of the valve body 8 corresponds to a gas supply path.

バルブ本体8の摺動面8aに、バルブ本体8の中心軸を中心とした円弧に沿った溝8cが形成されている。バルブ本体8の内部に形成されたガス流路8dの一端が、溝8cの底面に開口している。ガス流路8dの他端は、バルブ本体8の外周面に開口し、さらに図1に示すハウジング23に形成されたガス流路21を経由して上部室13に連通している。   A groove 8 c is formed on the sliding surface 8 a of the valve body 8 along an arc centered on the central axis of the valve body 8. One end of the gas flow path 8d formed inside the valve body 8 is open to the bottom surface of the groove 8c. The other end of the gas flow path 8d opens on the outer peripheral surface of the valve body 8, and further communicates with the upper chamber 13 via a gas flow path 21 formed in the housing 23 shown in FIG.

バルブプレート9の摺動面9aに、その中心から半径方向に伸びる溝9dが形成されている。バルブプレート9が回転し、溝9dの外周側の端部が溝8cに部分的に重なった時、ガス流路8bとガス流路8dとが、溝9dを介して連通する。   On the sliding surface 9a of the valve plate 9, a groove 9d extending in the radial direction from the center is formed. When the valve plate 9 rotates and the outer peripheral end of the groove 9d partially overlaps the groove 8c, the gas flow path 8b and the gas flow path 8d communicate with each other via the groove 9d.

回転軸に平行なガス流路9bが、バルブプレート9を貫通して延在している。ガス流路9bは、摺動面9a内の半径方向に関して、バルブ本体8の摺動面8aに形成された溝8cとほぼ同じ位置に開口している。バルブプレート9が回転し、ガス流路9bの開口部が溝8cに部分的に重なった時、ガス流路8dとガス流路9bとが連通する。ガス流路9bの他端は、図1に示したハウジング23内の空洞を介してガス圧縮機1の吸気口1aに連通している。バルブプレート9のガス流路から圧縮機1の吸気口1aまでがガス排出路に相当する。   A gas flow path 9 b parallel to the rotation axis extends through the valve plate 9. The gas flow path 9b opens at substantially the same position as the groove 8c formed in the sliding surface 8a of the valve body 8 with respect to the radial direction in the sliding surface 9a. When the valve plate 9 rotates and the opening of the gas flow path 9b partially overlaps the groove 8c, the gas flow path 8d and the gas flow path 9b communicate with each other. The other end of the gas flow path 9b communicates with the intake port 1a of the gas compressor 1 through the cavity in the housing 23 shown in FIG. From the gas flow path of the valve plate 9 to the intake port 1a of the compressor 1 corresponds to the gas discharge path.

ガス流路8bとガス流路8dとが、溝8cを介して連通している時、圧縮機1から上部室13内に冷媒ガスが送り込まれる。ガス流路8dとガス流路9bとが連通しているとき、上部室13内の冷媒ガスがガス圧縮機1に回収される。従って、バルブプレート9を回転させると、上部室13への冷媒ガスの導入(給気)と、上部室13からの冷媒ガスの回収(排気)が繰り返される。冷媒ガスの導入及び回収の繰り返しと、ディスプレーサ3a及び3bの往復駆動とは、共にクランク14の回転に同期する。冷媒ガスの導入と回収の繰り返しの位相と、ディスプレーサ3a及び3bの往復駆動の位相とを適当に調節すると、膨張室11及び12内で冷媒ガスが極低温となり吸熱作用が生じる。   When the gas flow path 8b and the gas flow path 8d communicate with each other via the groove 8c, the refrigerant gas is sent into the upper chamber 13 from the compressor 1. When the gas flow path 8d and the gas flow path 9b communicate with each other, the refrigerant gas in the upper chamber 13 is recovered by the gas compressor 1. Therefore, when the valve plate 9 is rotated, introduction of refrigerant gas into the upper chamber 13 (supply) and recovery of refrigerant gas from the upper chamber 13 (exhaust) are repeated. Both the introduction and recovery of the refrigerant gas and the reciprocating drive of the displacers 3a and 3b are synchronized with the rotation of the crank 14. When the phase of repeated introduction and recovery of the refrigerant gas and the phase of the reciprocating drive of the displacers 3a and 3b are appropriately adjusted, the refrigerant gas becomes extremely cold in the expansion chambers 11 and 12, and an endothermic effect is generated.

図3は、第2段目ディスプレーサ3bの断面図である。上下端が開放された筒状部材30の下端に蓋部材31が挿入され、接着されている。筒状部材30及び蓋部材31は、布入りフェノールで形成されている。蓋部材31の上に金網32が配置され、その上にフェルト栓33が配置されている。   FIG. 3 is a cross-sectional view of the second stage displacer 3b. A lid member 31 is inserted into and bonded to the lower end of the cylindrical member 30 whose upper and lower ends are open. The cylindrical member 30 and the lid member 31 are made of cloth-containing phenol. A wire mesh 32 is disposed on the lid member 31, and a felt plug 33 is disposed thereon.

フェルト栓33の上には、たとえば小さな鉛球で形成された蓄冷材5が充填されている。なお、蓄冷材5として、磁性蓄冷材を用いてもよい。磁性蓄冷材を用いると冷凍能力を高めることができる。蓄冷材5の上にフェルト栓34が配置され、フェルト栓34の上にパンチングメタル35が配置されている。パンチングメタル35は、筒状部材30の内面上部に円周に沿って設けられた段差により固定されている。筒状部材30の上端には、図1に示す第1段目ディスプレーサ3aと結合するための連結機構36が取り付けられている。   On the felt plug 33, for example, a cold storage material 5 formed of small lead balls is filled. Note that a magnetic regenerator material may be used as the regenerator material 5. When a magnetic regenerator material is used, the refrigerating capacity can be increased. A felt plug 34 is disposed on the cold storage material 5, and a punching metal 35 is disposed on the felt plug 34. The punching metal 35 is fixed to the upper part of the inner surface of the cylindrical member 30 by a step provided along the circumference. At the upper end of the cylindrical member 30, a connecting mechanism 36 for connecting to the first stage displacer 3a shown in FIG. 1 is attached.

筒状部材30の側壁の、金網32の高さの位置に、ガス流路を形成する開口37が設けられている。筒状部材30の開口37よりも上の外周面には、開口37の位置と上端とを結ぶ1本のらせん状の溝38が形成されている。らせん溝38は、シリンダ10bの内面と協働してらせん状のガス流路を形成する。らせん溝38は、例えば、幅約2mm、深さ約0.6mm、ピッチ約4mmである。   An opening 37 for forming a gas flow path is provided on the side wall of the cylindrical member 30 at the height of the wire mesh 32. On the outer peripheral surface above the opening 37 of the cylindrical member 30, a single spiral groove 38 that connects the position of the opening 37 and the upper end is formed. The spiral groove 38 forms a spiral gas flow path in cooperation with the inner surface of the cylinder 10b. For example, the spiral groove 38 has a width of about 2 mm, a depth of about 0.6 mm, and a pitch of about 4 mm.

開口37よりも下の筒状部材30の外径は、それよりも上の部分の外径よりもわずかに小さくされている。従って、開口37よりも下の部分では、筒状部材30と第2段目シリンダとの間に間隙が形成される。この間隙は、筒状部材30の内部と図1に示す膨張空間12とを結ぶガス流路を形成する。   The outer diameter of the cylindrical member 30 below the opening 37 is slightly smaller than the outer diameter of the portion above it. Therefore, a gap is formed between the cylindrical member 30 and the second stage cylinder in a portion below the opening 37. This gap forms a gas flow path connecting the inside of the cylindrical member 30 and the expansion space 12 shown in FIG.

シリンダ10bの内周面とディスプレーサ3bの外周面との間に形成された間隙に冷媒ガスが流入すると、冷媒ガスはらせん溝38に沿って流れる。このとき、筒状部材30を介して冷媒ガスと蓄冷材5との間で熱交換が行われる。冷媒ガスが、らせん状の長い経路を辿って流れるため、十分な熱交換が行われる。   When the refrigerant gas flows into a gap formed between the inner peripheral surface of the cylinder 10b and the outer peripheral surface of the displacer 3b, the refrigerant gas flows along the spiral groove 38. At this time, heat exchange is performed between the refrigerant gas and the cold storage material 5 via the tubular member 30. Since the refrigerant gas flows along a long spiral path, sufficient heat exchange is performed.

なお、第1段目ディスプレーサ3aの内部にも、蓄冷材5と同様な蓄冷材4が充填され、冷媒ガスとの間で熱交換が行われる。   The first stage displacer 3a is also filled with the cold storage material 4 similar to the cold storage material 5, and heat exchange is performed with the refrigerant gas.

以上のような構成の蓄冷器式冷凍機において、本実施例ではロータリバルブRVに作用する押圧力を発生させるための押圧力発生手段が設けられている。本実施例では、この押圧力発生手段により発生した押圧力のみがロータリバルブRVに作用し、冷媒ガスの圧力に起因した押圧力は作用しない。本実施例による押圧力発生手段は発生する押圧力を容易に任意の強さに調整することができ、押圧力調整手段としても機能することもできる。   In the regenerator type refrigerator configured as described above, in this embodiment, a pressing force generating means for generating a pressing force acting on the rotary valve RV is provided. In this embodiment, only the pressing force generated by the pressing force generating means acts on the rotary valve RV, and the pressing force due to the pressure of the refrigerant gas does not act. The pressing force generating means according to this embodiment can easily adjust the generated pressing force to an arbitrary strength, and can also function as a pressing force adjusting means.

図4は図1に示すロータリバルブRV及びその周囲を拡大して示す断面図である。   4 is an enlarged cross-sectional view of the rotary valve RV shown in FIG. 1 and its surroundings.

図4において、上述のようにバルブ本体8はコイルバネ20によりバルブプレート9に対して押圧され、摺動面が密着しながらバルブプレート9が回転することで、冷媒ガスの給気・排気が切り換えられる。バルブ本体8の摺動面8aの反対側には、ガス供給部材25がハウジング23に対して固定されており、バルブ本体8とガス供給部材25の間に、コイルバネ20が収容される第1の空間26が形成されている。   In FIG. 4, the valve body 8 is pressed against the valve plate 9 by the coil spring 20 as described above, and the supply / exhaust of the refrigerant gas is switched by rotating the valve plate 9 while the sliding surface is in close contact therewith. . A gas supply member 25 is fixed to the housing 23 on the opposite side of the sliding surface 8 a of the valve body 8, and a first coil spring 20 is accommodated between the valve body 8 and the gas supply member 25. A space 26 is formed.

ガス供給部材25は、冷媒ガスを供給するためのガス供給孔25aを有しており、ガス供給孔25aからバルブ本体8のガス流路8aに冷媒ガスが供給される。ガス供給部材25の先端部25bはバルブ本体のガス流路8bの中まで延在しており、この先端部25bの外周とガス流路8bの内周面との間にOリングなどのシール部材28が設けられている。シール部材28により、排気側の圧力(低圧)とされる第1の空間26と、シリンダに供給される冷媒ガス(高圧)が通過するガス流路(ガス供給路25a及びガス流路8b)との間が気密にシールされる。シール部材をバルブ本体8とガス供給部材25の対向する面の間に設けることとしてもよいが、バルブ本体8は軸方向に僅かに変位すること及びシール部材によりバルブ本体に押圧力を加えないこと等の理由により、先端部25bの外周面とガス流路8bの内周面との間でシールすることが好ましい。   The gas supply member 25 has a gas supply hole 25 a for supplying a refrigerant gas, and the refrigerant gas is supplied from the gas supply hole 25 a to the gas flow path 8 a of the valve body 8. The distal end portion 25b of the gas supply member 25 extends into the gas flow path 8b of the valve body, and a seal member such as an O-ring is provided between the outer periphery of the distal end portion 25b and the inner peripheral surface of the gas flow path 8b. 28 is provided. The first space 26 that is set to the pressure (low pressure) on the exhaust side by the seal member 28, and the gas flow path (gas supply path 25a and gas flow path 8b) through which the refrigerant gas (high pressure) supplied to the cylinder passes. The space between them is hermetically sealed. The seal member may be provided between the opposing surfaces of the valve body 8 and the gas supply member 25. However, the valve body 8 is slightly displaced in the axial direction and no pressing force is applied to the valve body by the seal member. For these reasons, it is preferable to seal between the outer peripheral surface of the tip portion 25b and the inner peripheral surface of the gas flow path 8b.

ガス供給部材25のガス供給路25aに供給されたれ圧縮機1からの冷媒ガスは、バルブ本体8のガス流路8bからバルブプレート9内のガス流路を通り、ハウジング23に形成されたガス流路21を介して上部室13に導入される。   The refrigerant gas from the compressor 1 supplied to the gas supply path 25 a of the gas supply member 25 passes through the gas flow path in the valve plate 9 from the gas flow path 8 b of the valve body 8, and the gas flow formed in the housing 23. It is introduced into the upper chamber 13 via the passage 21.

本実施例では、コイルバネ20を収容する第1の空間26と、バルブ本体8の摺動面側に形成された第2の空間27とが、ハウジング23に形成された細孔よりなるバイパス通路24により連通されている。したがって、バルブ本体8の摺動面側に形成された第2の空間27内の冷媒ガスの圧力は、バイパス通路24を介して第1の空間26に伝達される。これにより、バルブ本体8の両側の第1及び第2の空間26,27は等しい圧力(排気側の圧力)となるので、冷媒ガスの圧力によりバルブ本体8が押圧されることはない。したがって、本実施例では、バルブ本体8をバルブプレート9に対して押圧するための押圧力は、コイルバネ20によるばね荷重だけとなる。   In the present embodiment, the first space 26 that accommodates the coil spring 20 and the second space 27 formed on the sliding surface side of the valve body 8 are bypass passages 24 formed of pores formed in the housing 23. It is communicated by. Therefore, the pressure of the refrigerant gas in the second space 27 formed on the sliding surface side of the valve body 8 is transmitted to the first space 26 through the bypass passage 24. As a result, the first and second spaces 26 and 27 on both sides of the valve body 8 are equal in pressure (exhaust side pressure), so that the valve body 8 is not pressed by the pressure of the refrigerant gas. Therefore, in this embodiment, the pressing force for pressing the valve body 8 against the valve plate 9 is only the spring load by the coil spring 20.

なお、本実施例では、バイパス通路24をハウジング23に形成して第1及び第2の空間26,27を同圧にしているが、バルブ本体8の高圧ガス供給側から(すなわち、第1の空間26に面した部分から)軸方向に孔を形成し、バルブプレート9に至る直前でバルブ本体8の側面に径方向の孔を形成して第2の空間27に連通させ、第1及び第2の空間を同圧にしてもよい。   In the present embodiment, the bypass passage 24 is formed in the housing 23 so that the first and second spaces 26 and 27 have the same pressure, but from the high-pressure gas supply side of the valve body 8 (that is, the first space A hole is formed in the axial direction (from a portion facing the space 26), and a radial hole is formed in the side surface of the valve body 8 immediately before reaching the valve plate 9 to communicate with the second space 27. The two spaces may have the same pressure.

従来はバイパス通路24がなく、冷媒ガスが供給される空間(第1の空間26に相当する)での圧力によりバルブ本体8が押圧される構成であったが、本実施例では、バイパス通路24により排気側の冷媒ガスの圧力をバルブ本体8の後ろ側の第1の空間26に導くことで、バルブ本体8が冷媒ガスの圧力により押圧されないように構成している。これにより、冷媒ガスの圧力の変動によりバルブ本体8の押圧力が変化することなく、コイルバネ20により常に一定の適切な押圧力をバルブ本体8に作用させることができる。   Conventionally, there is no bypass passage 24, and the valve body 8 is pressed by pressure in a space to which the refrigerant gas is supplied (corresponding to the first space 26). However, in this embodiment, the bypass passage 24 is used. Thus, the pressure of the refrigerant gas on the exhaust side is guided to the first space 26 on the rear side of the valve body 8 so that the valve body 8 is not pressed by the pressure of the refrigerant gas. Accordingly, a constant and appropriate pressing force can be applied to the valve body 8 at all times by the coil spring 20 without the pressing force of the valve body 8 changing due to the fluctuation of the pressure of the refrigerant gas.

バルブ本体8に作用させる押圧力、すなわち、バルブ本体8の摺動面8aをバルブプレート9の摺動面9aに対して押圧する押圧力は、摺動面8a及び9aの間から冷媒ガスが漏れない程度の押圧力であればよい。押圧力が過大であると摺動面8a及び9aの磨耗が大きくなり、ロータリバルブRVの寿命が短くなってしまう。本実施例では、例えばコイルバネ20の自由長さを調節したり、コイルバネ20の圧縮長を調節したり、コイルバネ20のバネ定数を調節することで、バルブ本体8に作用する押圧力を調整することができる。したがって、摺動面8a及び9aの間から漏れのない程度であり、且つ摺動面8a及び9aの磨耗が少ない程度の押圧力に容易に調整することができる。   The pressing force that acts on the valve body 8, that is, the pressing force that presses the sliding surface 8a of the valve body 8 against the sliding surface 9a of the valve plate 9, causes the refrigerant gas to leak from between the sliding surfaces 8a and 9a. It is sufficient if the pressing force is not so high. If the pressing force is excessive, wear of the sliding surfaces 8a and 9a increases, and the life of the rotary valve RV is shortened. In the present embodiment, for example, by adjusting the free length of the coil spring 20, adjusting the compression length of the coil spring 20, or adjusting the spring constant of the coil spring 20, the pressing force acting on the valve body 8 is adjusted. Can do. Therefore, it is possible to easily adjust the pressing force so that there is no leakage from the sliding surfaces 8a and 9a and the sliding surfaces 8a and 9a are less worn.

本発明者は、上述のロータリバルブRVを用いた蓄冷器式冷凍機において、バルブ本体8を押圧するコイルスバネ20のばね荷重(すなわち、コイルバネ20の押圧力)を変化させて、蓄冷器式冷凍機により得られる冷凍能力を求めた。図5はその結果を示すグラフである。図5に示す例では、コイルバネ20のばね荷重を2.2kgf、19.0kgf、35.0kgfの3段階に設定し、蓄冷器式凍機を運転して得られる冷凍能力を測定した。図5からわかるように、ばね荷重を2.2kgfに設定したときが冷凍能力は一番少なく、冷媒ガスがロータリバルブRVから漏れているものと推定された。ばね荷重を19.0kgfに設定すると、50k〜70kの冷凍能力は、ばね荷重が2.2kgfの時に比べて2〜1.5倍に増加した。ロータリバルブRVからの冷媒ガスの漏れがかなり減少したものと推定された。そこで、ばね荷重を35.0kgfに設定したところ、ばね荷重が19.0kgfの場合よりは冷凍能力は上昇したが、上昇の程度は1.2倍程度であった。これにより、ばね荷重が35.0kgfであれば、ロータリバルブからの冷媒ガスの漏れはほとんどなくなったものと推定された。   The inventor changed the spring load of the coil spring 20 that presses the valve main body 8 (that is, the pressing force of the coil spring 20) in the regenerator type refrigerator using the rotary valve RV described above to change the regenerator type refrigerator. Was obtained. FIG. 5 is a graph showing the results. In the example shown in FIG. 5, the spring load of the coil spring 20 was set in three stages of 2.2 kgf, 19.0 kgf, and 35.0 kgf, and the refrigeration capacity obtained by operating the regenerator type refrigerator was measured. As can be seen from FIG. 5, when the spring load was set to 2.2 kgf, the refrigerating capacity was the smallest, and it was estimated that the refrigerant gas leaked from the rotary valve RV. When the spring load was set to 19.0 kgf, the refrigeration capacity of 50 k to 70 k increased by 2 to 1.5 times compared to when the spring load was 2.2 kgf. It was estimated that the leakage of refrigerant gas from the rotary valve RV was considerably reduced. Therefore, when the spring load was set to 35.0 kgf, the refrigeration capacity increased compared to the case where the spring load was 19.0 kgf, but the increase was about 1.2 times. Thereby, when the spring load was 35.0 kgf, it was estimated that the leakage of the refrigerant gas from the rotary valve almost disappeared.

そこで、ばね荷重ではなく従来のように冷媒ガスの圧力をバルブ本体8に作用させた場合の冷凍能力と、冷媒ガスの圧力はかけずに35.0kgfのばね荷重のみをバルブ本体に作用させた場合の冷凍能力を測定した。図6はその冷凍能力の測定結果を示すグラフである。図6からわかるように、従来のように冷媒ガスの圧力をバルブ本体に作用させた場合(ガス圧気密、荷重約150kgf)の冷凍能力と、冷媒ガスの圧力はかけずに35.0kgfのばね荷重のみをバルブ本体に作用させた場合(ばね力気密)の冷凍能力とは、ほぼ一致しており、35.0kgfのばね荷重をバルブ本体に作用させれば従来と同等の気密性を維持できることがわかった。   Therefore, only the spring load of 35.0 kgf was applied to the valve body without applying the refrigerant gas pressure and the refrigeration capacity when the pressure of the refrigerant gas was applied to the valve body 8 as in the past instead of the spring load. The refrigeration capacity of the case was measured. FIG. 6 is a graph showing the measurement results of the refrigerating capacity. As can be seen from FIG. 6, the refrigeration capacity when the pressure of the refrigerant gas is applied to the valve body as in the prior art (gas pressure hermeticity, load of about 150 kgf) and the spring of 35.0 kgf without applying the pressure of the refrigerant gas The refrigeration capacity when only the load is applied to the valve body (spring force airtightness) is almost the same, and if a 35.0 kgf spring load is applied to the valve body, the same airtightness as before can be maintained. I understood.

以上のように、本実施例における押圧力発生手段は、第1及び第2の空間26,27の圧力を等しくするためのバイパス通路24を設け、バルブ本体8を押圧するコイルバネ20のばね荷重を調節することにより達成されるものであり、従来のように冷媒ガスの圧力によりバルブ本体8を押圧する場合に比べて、ロータリバルブRVの寿命を長くすることができる。また、摺動面8a及び9aの磨耗が抑制されるので、磨耗粉の冷媒ガスへの混入に起因した不具合を防止することができる。   As described above, the pressing force generating means in this embodiment is provided with the bypass passage 24 for equalizing the pressures in the first and second spaces 26 and 27, and the spring load of the coil spring 20 that presses the valve body 8 is applied. This is achieved by adjusting, and the life of the rotary valve RV can be extended as compared with the conventional case where the valve body 8 is pressed by the pressure of the refrigerant gas. Moreover, since wear of the sliding surfaces 8a and 9a is suppressed, it is possible to prevent problems caused by mixing of wear powder into the refrigerant gas.

また、摺動面8a及び9aの摩擦力が低減されるので、バルブプレート9を回転駆動するためのモータ15に加わるトルクが減少する。したがって、モータ15に過大なトルクが加わることがなく、モータ15を常に正常に駆動することができる。また、モータ15をより小さなモータ(出力トルクの小さなモータ)にすることができる。   Further, since the frictional force of the sliding surfaces 8a and 9a is reduced, the torque applied to the motor 15 for rotationally driving the valve plate 9 is reduced. Therefore, an excessive torque is not applied to the motor 15, and the motor 15 can always be driven normally. In addition, the motor 15 can be a smaller motor (a motor with a small output torque).

さらに、バルブ本体8の押圧力を低減することができるため、バルブプレート9に加わる押圧力も低減することができる。したがって、バルブプレート9を回転可能に支持するボールベアリング等よりなる回転軸受16へのスラスト荷重を低減することができ、これにより、回転軸受16の寿命を長くすることができる。   Furthermore, since the pressing force of the valve body 8 can be reduced, the pressing force applied to the valve plate 9 can also be reduced. Therefore, it is possible to reduce the thrust load applied to the rotary bearing 16 composed of a ball bearing or the like that rotatably supports the valve plate 9, thereby extending the life of the rotary bearing 16.

また、冷媒ガスの排気側の圧力が給気側の圧力より大きくなった場合であっても、従来のようにバルブ本体8に逆方向の押圧力が作用してバルブ本体8がバルブプレート9から離れてしまうといったことはない。バルブプレート9とバルブ本体8の両方は、バイパス通路24により繋がれて常に排気側の圧力となった空間内に配置されており、冷媒ガスの圧力差に起因したバルブ本体8に作用する押圧力は発生しないためである。   Further, even when the pressure on the exhaust side of the refrigerant gas becomes larger than the pressure on the supply side, a reverse pressing force acts on the valve body 8 as in the conventional case, so that the valve body 8 is removed from the valve plate 9. There is no such thing as going away. Both the valve plate 9 and the valve body 8 are connected by a bypass passage 24 and are disposed in a space that is always at the exhaust side pressure, and the pressing force acting on the valve body 8 due to the pressure difference of the refrigerant gas. This is because it does not occur.

なお、上述の実施例は、2段式のギフォード・マクマホン(GM)型冷凍機に本発明を適用した例であるが、本発明は、2段式に限らず、1段式あるいは多段式のGM冷凍機にも適用することができる。   The above-described embodiment is an example in which the present invention is applied to a two-stage type Gifford McMahon (GM) type refrigerator, but the present invention is not limited to a two-stage type, and may be a single-stage type or a multi-stage type. It can also be applied to a GM refrigerator.

本発明の第1実施例によるギフォード・マクマホン型冷凍機の断面図である。1 is a cross-sectional view of a Gifford McMahon refrigerator according to a first embodiment of the present invention. 図1に示すロータリバルブの分解斜視図である。It is a disassembled perspective view of the rotary valve shown in FIG. 図1に示す第2段目ディスプレーサ3bの断面図である。It is sectional drawing of the 2nd step | level displacer 3b shown in FIG. 図1に示すロータリバルブ及びその周囲を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the rotary valve shown in FIG. 1, and its circumference | surroundings. ばね荷重を変化させたときの冷凍能力の変化を示すグラフである。It is a graph which shows the change of the refrigerating capacity when changing a spring load. 冷媒ガス圧力による押圧で得られた冷凍能力と、ばね荷重のみによる押圧で得られた冷凍能力を示すグラフである。It is a graph which shows the refrigerating capacity obtained by press by refrigerant gas pressure, and the refrigerating capacity obtained by press only by spring load.

符号の説明Explanation of symbols

1 ガス圧縮機
3a、3b ディスプレーサ
4,5 蓄冷材
6,7 冷却ステージ
8 バルブ本体
9 バルブプレート
8a,9a 摺動面
10 シリンダ部
10a、10b シリンダ
11、12 膨張室
13 上部室
14 クランク
15 モータ
16 回転軸受
17a、17b 摺動軸受
19 ピン
20 コイルバネ
21 ガス流路
22 スコッチヨーク
23 ハウジング
24 バイパス通路
25 ガス供給部材
26 第1の空間
27 第2の空間
28,29 シール部材
30 円筒状部材
31 蓋部材
32、35 金網
33、34 フェルト栓
36 連結機構
38 らせん溝
50 シール機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Gas compressor 3a, 3b Displacer 4,5 Cold storage material 6,7 Cooling stage 8 Valve body 9 Valve plate 8a, 9a Sliding surface 10 Cylinder part 10a, 10b Cylinder 11, 12 Expansion chamber 13 Upper chamber 14 Crank 15 Motor 16 Rotating bearings 17a, 17b Sliding bearing 19 Pin 20 Coil spring 21 Gas flow path 22 Scotch yoke 23 Housing 24 Bypass path 25 Gas supply member 26 First space 27 Second space 28, 29 Seal member 30 Cylindrical member 31 Lid member 32, 35 Wire mesh 33, 34 Felt plug 36 Connection mechanism 38 Spiral groove 50 Seal mechanism

Claims (3)

作動流体を圧縮する圧縮機と、
圧縮された該作動流体が供給されるシリンダと、
前記圧縮機と該シリンダとの間に設けられ、該作動流体の流路を、該作動流体を前記シリンダに供給するガス供給路と、該作動流体を前記シリンダから排出して前記圧縮機に導くガス排出路とのいずれかに切り換えるロータリバルブと、
該ロータリバルブのバルブ本体を押圧して、該バルブ本体の摺動面を該ロータリバルブのバルブプレートの摺動面に密着させるためのバネと、
前記バルブ本体の前記摺動面の反対側に形成された第1の空間と、前記バルブ本体の前記摺動面に繋がる第2の空間とを連通するバイパス通路と
を有し、
前記バネのばね荷重によってのみ前記バルブ本体に作用する押圧力を発生させ
冷媒ガスを供給するためのガス供給孔が形成されたガス供給部材が、前記バルブ本体の前記摺動面の反対側に設けられ、該ガス供給孔と前記バルブ本体のガス流路とが接続され、前記ガス供給部材と前記バルブ本体との間にシール部材が設けられて前記ガス供給孔及び前記ガス流路と前記第1の空間との間が気密にシールされることを特徴とする蓄冷器式冷凍機。
A compressor for compressing the working fluid;
A cylinder to which the compressed working fluid is supplied;
Provided between the compressor and the cylinder, the working fluid flow path is a gas supply path for supplying the working fluid to the cylinder, and the working fluid is discharged from the cylinder and led to the compressor. A rotary valve that switches to one of the gas discharge paths;
A spring for pressing the valve body of the rotary valve to bring the sliding surface of the valve body into close contact with the sliding surface of the valve plate of the rotary valve;
A bypass passage communicating a first space formed on the opposite side of the sliding surface of the valve body and a second space connected to the sliding surface of the valve body;
Generating a pressing force acting on the valve body only by the spring load of the spring ;
A gas supply member having a gas supply hole for supplying a refrigerant gas is provided on the opposite side of the sliding surface of the valve body, and the gas supply hole is connected to a gas flow path of the valve body. A regenerator characterized in that a seal member is provided between the gas supply member and the valve body so that the gas supply hole, the gas flow path, and the first space are hermetically sealed . Type refrigerator.
請求項記載の蓄冷器式冷凍機であって、
前記ガス供給部材は前記バルブ本体のガス流路内に延在する先端部を有し、前記シール部材は該先端部の外周面と前記バルブ本体の前記ガス流路の内周面との間に設けられることを特徴とする蓄冷器式冷凍機。
A regenerator type refrigerator according to claim 1 ,
The gas supply member has a tip portion extending into the gas flow path of the valve body, and the seal member is between an outer peripheral surface of the tip portion and an inner peripheral surface of the gas flow path of the valve body. A regenerator-type refrigerator that is provided.
請求項記載の蓄冷器式冷凍機であって、
前記バイパス通路は、前記ロータリバルブを収容するハウジングに形成された細孔であることを特徴とする蓄冷器式冷凍機。
A regenerator type refrigerator according to claim 1 ,
The regenerator-type refrigerator, wherein the bypass passage is a pore formed in a housing that houses the rotary valve.
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