JP4542056B2 - Free piston type Stirling cycle refrigerator and free piston type Stirling cycle refrigerator - Google Patents
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Description
本発明は、スターリングサイクル冷凍機を複数台用いたスターリングサイクル冷凍システム及び前記スターリングサイクル冷凍機に関し、特にピストンクランクなどの機械的なピストン駆動機構を持たないフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機を複数台用いたスターリングサイクル冷凍システム及び前記スターリングサイクル冷凍機に関するものである。 The present invention relates to a Stirling cycle refrigeration system using a plurality of Stirling cycle refrigerators and the Stirling cycle refrigerator, and more particularly to a plurality of free piston type Stirling cycle refrigerators that do not have a mechanical piston drive mechanism such as a piston crank. The present invention relates to a Stirling cycle refrigeration system and the Stirling cycle refrigerator.
従来、フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機として、先端が閉口し他端が開口した円筒形ケーシング内のシリンダ内部でリニアモータにより駆動されるピストンが軸方向に往復運動可能に挿入され、前記シリンダ内部の前記閉口側は、ディスプレーサが前記軸方向に自由に往復運動可能になっている。また、シリンダ外周部にはそれぞれ通気が可能な放熱部、再生部及び吸熱部が設けられる。そして、例えば、往復運動するピストンがディスプレーサに近づくと、ピストンとディスプレーサとの間に形成される圧縮空間内の作動ガスが圧縮され、この圧縮された作動ガスは圧縮空間に設けられた孔からシリンダの外周部へ押し出され、放熱部、再生部及び吸熱部を通ってディスプレーサ先端面と円筒形ケーシングの先端内面との間の膨張空間に至り、これによりディスプレーサが前記開口側に押される。 Conventionally, as a free piston type Stirling cycle refrigerator, a piston driven by a linear motor inside a cylinder in a cylindrical casing having a closed end and an open end is inserted so as to be capable of reciprocating in the axial direction. On the closing side, the displacer can freely reciprocate in the axial direction. In addition, a heat dissipating part, a regenerating part, and a heat absorbing part that are capable of venting are provided on the outer periphery of the cylinder. For example, when the reciprocating piston approaches the displacer, the working gas in the compression space formed between the piston and the displacer is compressed, and the compressed working gas is transferred from the hole provided in the compression space to the cylinder. It is pushed out to the outer peripheral part of the gas, passes through the heat dissipating part, the regenerating part and the heat absorbing part to reach the expansion space between the displacer front end surface and the front end inner surface of the cylindrical casing, thereby pushing the displacer to the opening side.
また、前記リニアモータによってピストンがディスプレーサから遠ざけられると、前記圧縮空間内が負圧となり、膨張空間内の作動ガスは吸熱部、再生部及び放熱部を通って圧縮空間内に還流し、この結果、ディスプレーサが先端側に押される。 Further, when the piston is moved away from the displacer by the linear motor, the inside of the compression space becomes negative pressure, and the working gas in the expansion space flows back into the compression space through the heat absorption part, the regeneration part, and the heat radiation part. The displacer is pushed to the tip side.
このようにピストンとディスプレーサを連動させることにより、作動ガスの圧力変化による等温圧縮及び等温膨張並びに作動ガスの流動時の等容積変化による吸熱及び排熱とからなる可逆サイクルが行われ、これによって前記吸熱部の周辺が低温に冷却され、吸熱部を被冷却物に接触させることにより、被冷却物が冷却される。 In this way, by interlocking the piston and the displacer, a reversible cycle comprising isothermal compression and isothermal expansion due to pressure change of the working gas and heat absorption and exhaust heat due to equal volume change when the working gas flows is performed. The periphery of the heat absorption part is cooled to a low temperature, and the object to be cooled is cooled by bringing the heat absorption part into contact with the object to be cooled.
このようなフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機は、例えば特許文献1、特許文献2に開示されている。
Such free piston type Stirling cycle refrigerators are disclosed in
従来、被冷却物がフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機に比べて大きく、その被冷却領域等が広い等、該冷凍機単体では必要な冷却能力が得られない場合は、図3に示すように、複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1を用いてフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムを構成し、前記複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1の各吸熱部を被冷却物5に接触させるようにしている。
Conventionally, if the object to be cooled is larger than the free piston type Stirling cycle refrigerator, and the area to be cooled is wide, such as when the required cooling capacity cannot be obtained by the refrigerator alone, as shown in FIG. A plurality of free piston type Stirling
しかしながら、上述した従来のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機においては、運転中に吸熱部が十分に冷えた状態(例えば、−80〜−90℃)に達すると、作動ガスの圧力が常温時に設定した値より下がるため吸熱や放熱の効率が低下して冷却能力が落ちるという問題があった。 However, in the above-described conventional free piston type Stirling cycle refrigerator, when the endothermic part is sufficiently cooled during operation (for example, −80 to −90 ° C.), the pressure of the working gas is set at room temperature. Since it falls below the value, there is a problem that the efficiency of heat absorption and heat dissipation is lowered and the cooling capacity is lowered.
また、図3に示すように、複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1を用いてスターリングサイクル冷凍システムを構成する場合では、通常、各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機内には数Mpaの高圧作動ガスが充填されているが、運転時の作動ガスの圧力の低下量や圧力の脈動の大きさ等の点で個体差が存在するため、各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機の冷凍能力に差が生じてしまい、被冷却物5全体を効率良く冷却することができないという問題があった。
As shown in FIG. 3, when a Stirling cycle refrigeration system is configured using a plurality of free piston type Stirling
本発明は上記の問題を解決し、被冷却物全体を効率良く冷却できるスターリングサイクル冷凍システムを提供すると共に、運転中における冷却能力の低下を軽減できるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機を提供することを課題とする。 The present invention solves the above problems, and provides a Stirling cycle refrigeration system that can efficiently cool the entire object to be cooled, and a free piston type Stirling cycle chiller that can reduce a decrease in cooling capacity during operation. Let it be an issue.
本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムは、一端を閉口し他端を開口した円筒形ケーシング内にシリンダを設け、該シリンダ内の前記開口側にピストンを、前記閉口側にディスプレーサをそれぞれ往復移動可能に設けると共に、前記ピストンをリニアモータにより往復移動させ、前記ディスプレーサの先端面と前記円筒形ケーシングの前記閉口側内周面との間を膨張空間となし、該膨張空間の周辺に形成される吸熱部と被冷却物とを接触させることにより、前記被冷却物を冷却するようにしたフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機を複数台使用して共通の被冷却物を冷却するフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムであって、作動ガスが充填された気密空間部を設け、該気密空間部を前記複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機の全部又は一部の冷凍機本体ケーシングと連通させるように構成したことを特徴とする。 The free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention is provided with a cylinder in a cylindrical casing having one end closed and the other end opened, and a piston is reciprocated on the opening side and a displacer is reciprocated on the closing side. The piston is reciprocated by a linear motor, and an expansion space is formed between the distal end surface of the displacer and the inner peripheral surface of the closed side of the cylindrical casing, and is formed around the expansion space. Free piston type Stirling cycle refrigeration using a plurality of free piston type Stirling cycle refrigerators that cools the object to be cooled by bringing the heat absorption part into contact with the object to be cooled. A system is provided with an airtight space filled with a working gas, and the plurality of airtight spaces are provided in the plurality of airtight spaces. Characterized by being configured to free piston communicate all or communication with a portion of the refrigerator main body casing of the Stirling cycle refrigerator.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムの前記気密空間部は、配管及び/又は補助タンクに構成されていることを特徴とする。 Further, the airtight space portion of the free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention is configured by a pipe and / or an auxiliary tank.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムは、前記補助タンクと前記冷凍機本体ケーシングとが前記配管を介して接続されていることを特徴とする。 Moreover, the free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention is characterized in that the auxiliary tank and the refrigerator main body casing are connected via the pipe.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムは、前記冷凍機本体ケーシングと前記被冷却物を収納する容器とを接続するための接続手段を有し、該接続手段は、熱伝導性の高い材質で構成したことを特徴とする。 Moreover, the free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention has connection means for connecting the refrigerator main body casing and a container for storing the object to be cooled, and the connection means has high thermal conductivity. It is composed of material.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムは、前記気密空間部と前記冷凍機本体ケーシングとの間の前記作動ガスの流れを制御する制御手段を設けたことを特徴とする。 Further, the free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention is characterized in that a control means for controlling the flow of the working gas between the airtight space and the refrigerator main body casing is provided.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機は、一端を閉口し他端を開口した円筒形ケーシング内にシリンダを設け、該シリンダ内の前記開口側にピストンを、前記閉口側にディスプレーサをそれぞれ往復移動可能に設けると共に、前記ピストンをリニアモータにより往復移動させ、前記ディスプレーサの先端面と前記円筒形ケーシングの前記閉口側内周面との間を膨張空間となし、該膨張空間の周辺に形成される吸熱部と被冷却物とを接触させることにより、前記被冷却物を冷却するようにしたフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機において、前記冷凍機本体ケーシングと連通し作動ガスが充填された気密空間部と、前記冷凍機本体ケーシングと被冷却物を収容する容器とを接続するための接続手段とを備え、前記接続手段は、熱伝導性の高い材質で構成したことを特徴とする。 Further, the free piston type Stirling cycle refrigerator according to the present invention is provided with a cylinder in a cylindrical casing having one end closed and the other end opened, a piston on the opening side in the cylinder, and a displacer on the closing side, respectively. The piston is reciprocally moved by a linear motor, and an expansion space is formed between the distal end surface of the displacer and the inner peripheral surface of the cylindrical casing, and is formed around the expansion space. In a free piston type Stirling cycle refrigerator that is configured to cool the object to be cooled by bringing the heat absorption part into contact with the object to be cooled, the hermetic space filled with the working gas in communication with the refrigerator main body casing And a connecting means for connecting the refrigerator main body casing and a container for storing the object to be cooled. It said connection means is characterized by being configured with high thermal conductivity material.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機は、一端を閉口し他端を開口した円筒形ケーシング内にシリンダを設け、該シリンダ内の前記開口側にピストンを、前記閉口側にディスプレーサをそれぞれ往復移動可能に設けると共に、前記ピストンをリニアモータにより往復移動させ、前記ディスプレーサの先端面と前記円筒形ケーシングの前記閉口側内周面との間を膨張空間となし、該膨張空間の周辺に形成される吸熱部と被冷却物とを接触させることにより、前記被冷却物を冷却するようにしたフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機において、前記冷凍機本体ケーシングと連通し作動ガスが充填された気密空間部を有し、前記気密空間部と前記冷凍機本体ケーシングとの間の前記作動ガスの流れを制御する制御手段を設けたことを特徴とする。 Further, the free piston type Stirling cycle refrigerator according to the present invention is provided with a cylinder in a cylindrical casing having one end closed and the other end opened, a piston on the opening side in the cylinder, and a displacer on the closing side, respectively. The piston is reciprocally moved by a linear motor, and an expansion space is formed between the distal end surface of the displacer and the inner peripheral surface of the cylindrical casing, and is formed around the expansion space. In a free piston type Stirling cycle refrigerator that is configured to cool the object to be cooled by bringing the heat absorption part into contact with the object to be cooled, the hermetic space filled with the working gas in communication with the refrigerator main body casing And a control for controlling the flow of the working gas between the airtight space and the refrigerator main body casing. Characterized in that a means.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機の前記気密空間部は、配管及び/又は補助タンクに構成されていることを特徴とする。 In addition, the airtight space of the free piston type Stirling cycle refrigerator according to the present invention is configured by a pipe and / or an auxiliary tank.
また、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機は、前記補助タンクと前記冷凍機本体ケーシングとが前記配管を介して接続されていることを特徴とする。 Moreover, the free piston type Stirling cycle refrigerator according to the present invention is characterized in that the auxiliary tank and the refrigerator main body casing are connected via the pipe.
本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムによれば、各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機が、運転時の作動ガスの圧力の低下量や圧力の脈動の大きさ等の点で個体差が存在するものである場合であっても、気密空間部によって各冷凍機本体ケーシングと連通しているため、運転時における各冷凍機本体ケーシング内の作動ガス圧力の低下や圧力の脈動等の差が小さくなり、被冷却物全体を効率よく冷却することが可能なフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムを構成することができる。 According to the free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention, each free piston type Stirling cycle refrigerator has individual differences in terms of the amount of decrease in the working gas pressure during operation, the magnitude of pressure pulsation, and the like. Even if it is a thing, since it communicates with each refrigerator main body casing by an airtight space part, the difference of the fall of the working gas pressure in each refrigerator main body casing at the time of operation, pressure pulsation, etc. becomes small. A free piston type Stirling cycle refrigeration system capable of efficiently cooling the entire object to be cooled can be configured.
また、気密空間部としての補助タンクを有するため、その分だけフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機単体の場合よりも充填されている作動ガスの容量が多く、運転中に吸熱部が冷えて作動ガスの圧力が低下しても気密空間部から冷凍機本体ケーシングに作動ガスが送り込まれるので、冷却能率が低下することを防止することができる。また、前記被冷却物を収納する容器と接続する接続手段を熱伝導性の高い材質で構成したので、特に、冷凍機本体ケーシングの放熱部に接続手段を設けた場合、その接続部位において放熱を効率よく行うことができ、放熱フィン等のような冷却能率を高める部材を別途に設ける必要がない。また、前記気密空間部と冷凍機本体ケーシングとの間に前記作動ガスの流れを制御する制御手段を設けたことにより、前記気密空間部と冷凍機本体ケーシングとの間に例えば制御手段として自己で密閉かつ開放が可能な継手等を設けることにより、作動ガスの置換を容易に行え、さらに、流量制御弁を設けることにより、作動ガスの圧力等を調整することができる。 In addition, since it has an auxiliary tank as an airtight space, there is a larger amount of working gas filled than that of the free piston type Stirling cycle refrigerator alone, and the heat absorption part cools down during operation and the working gas Even if the pressure decreases, the working gas is sent from the airtight space to the refrigerator main body casing, so that the cooling efficiency can be prevented from decreasing. Further, since the connecting means for connecting to the container for storing the object to be cooled is made of a material having high thermal conductivity, particularly when the connecting means is provided in the heat radiating portion of the refrigerator main body casing, heat is radiated at the connecting portion. This can be performed efficiently, and there is no need to separately provide a member that increases the cooling efficiency such as a heat radiating fin. Further, by providing a control means for controlling the flow of the working gas between the airtight space and the refrigerator main body casing, for example, as a control means by itself between the airtight space and the refrigerator main body casing. By providing a joint or the like that can be sealed and opened, the working gas can be easily replaced. Further, by providing a flow control valve, the pressure of the working gas can be adjusted.
以下、本発明の実施の形態を図面と共に説明する。図1は本発明の実施の形態によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機の一例を示す構成図である。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a configuration diagram showing an example of a free piston type Stirling cycle refrigerator according to an embodiment of the present invention.
図1において、二点鎖線で囲まれた部分がフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1を構成する。フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1は、熱交換の媒体となるヘリウム等の高圧の作動ガスが充填された冷凍機本体ケーシング2と、冷凍機本体ケーシング2と接続されて熱交換を行う円筒型ケーシング3を備える。円筒型ケーシング3は、一端(先端3a)が湾曲して閉口し、円筒型ケーシング3の吸熱部13等を含む部分を容器4内に収納された被冷却物5に接触させることにより、被冷却物5を冷却するようになされている。
In FIG. 1, a portion surrounded by a two-dot chain line constitutes a free piston type Stirling
一端を閉口し他端を開口した円筒型ケーシング3の内部にはシリンダ6が設けられ、シリンダ6内にはディスプレーサ8及びピストン7が設けられている。そしてピストン7は、その外周に配置され、所定周波数の交流電流が流れるコイル23と筒状永久磁石24から構成されるリニアモータによる駆動機構により矢印a方向に往復移動可能に設けられている。
A cylinder 6 is provided inside the
また、ディスプレーサ8は、ピストン7を貫通する軸9に固定されており、ディスプレーサ8と軸9とが一体となってシリンダ6内を矢印a方向に自由に往復運動可能となっている。
The
また、板バネ22で保持されているピストン7は、板バネ25で保持されている軸9及びディスプレーサ8とは別体で矢印a方向に移動可能に設けられている。ピストン7とディスプレーサ8との間には圧縮空間10が形成され、ディスプレーサ8と先端3aとの間には膨張空間11が形成されている。さらに、圧縮空間10を形成するシリンダ6の内面には、圧縮空間10内の作動ガスを膨張空間11へ流動可能にする孔27が設けられている。そして、シリンダ6の外周面には、放熱部12が圧縮空間10に対して設けられると共に、吸熱部13が膨張空間11に対して設けられ、これらの放熱部12と吸熱部13との間で熱交換を行う再生部14が設けられている。圧縮空間10と膨張空間11とは、円筒型ケーシング3の内周面において放熱部12、再生部14、吸熱部13に形成される隙間(図示せず)を通じて連通している。また、円筒型ケーシング3の外側には放熱フィン15が放熱部12に対して設けられている。
The
フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1と容器4とを接続するための接続手段として、円筒型ケーシング3に接続フランジ16が設けられ、容器4に接続フランジ18が設けられている。図1に示すように、接続フランジ16と接続フランジ18とはシール部材19を介して突き合わされてネジ等(図示せず)により締結され、これにより円筒型ケーシング3と容器4とが気密に接続されている。
As connection means for connecting the free piston type
次に、冷凍機本体ケーシング2の外部には、本発明による気密空間部を構成する補助タンク20及び配管21が設けられている。補助タンク20は高圧の作動ガスが充填されたものであり、冷凍機本体ケーシング2の内部と配管21を介して連通している。また、補助タンク20と冷凍機本体ケーシング2との間の作動ガスの流れを制御する制御手段としての継手等(図に示さず)を、配管21又は補助タンク20自体に設け、気密空間部と冷凍機本体ケーシングとの間で開放・遮断が自在な構成となっている。
Next, an
次に、前記構成によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1の動作について説明する。
Next, the operation of the free piston type
リニアモータによる駆動機構を動作させてピストン7を矢印a方向に往復運動させると、作動ガスの圧力が変化(等温圧縮、等温膨張)し、それに伴いディスプレーサ8はピストン7と位相差を以って往復運動する。これにより高圧の作動ガスが圧縮空間10〜放熱部12〜再生部14〜吸熱部13〜膨張空間11を移動する間に、吸熱部13による吸熱と放熱部12による放熱とを行うことにより(等容積変化)スターリングサイクルが形成される。吸熱部13は被冷却物5から吸熱を行うことにより、被冷却物5を冷却する。吸熱された熱は再生部14を介して放熱部12に伝導され、放熱フィン15から放熱される。
When the drive mechanism by the linear motor is operated to reciprocate the
次に、本発明による補助タンク20について説明する。
Next, the
前述したようにフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1の運転により吸熱部13の温度が十分に冷えた状態になると、冷凍機本体ケーシング2内の作動ガスの圧力が低下する。圧力が低下すると吸熱や放熱の効率が低下し、冷却能率が落ちてくる。ここで本実施の形態では高圧の作動ガスが充填された補助タンク20から冷凍機本体ケーシング2内に作動ガスが送り込まれるので圧力低下を抑えることができ、冷却能率が落ちることを防止することができる。
As described above, when the temperature of the
以上のように本実施の形態によれば、補助タンク20を設けたことにより、その分だけフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1単体の場合よりも充填されている作動ガス量が多く、その運転中に吸熱部13が冷えてきて冷凍機本体ケーシング2内の圧力が低下しても、補助タンク20から高圧の作動ガスが冷凍機本体ケーシング2に補充されるので、冷凍機内の圧力を常に一定に保つことができ、従来の単体の冷凍機本体ケーシング2のみを備えたフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機に比べて安定した冷却能力を得ることができる。また、配管21又は補助タンク20に設けた前記継手や流量制御弁等によって、補充される作動ガスの量を状況に応じて調整することができる。また、冷凍機内部の作動ガスに水分や不純物が含まれていると、冷凍機の動作に影響を与えるが、このような場合にも、例えば制御手段として自己で密閉かつ開放が可能な継手等を用いることにより、冷凍機内部の部品を大気にさらすことなく、容易に作動ガスの置換を行うことができる。
As described above, according to the present embodiment, since the
図2は本発明の実施の形態によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムの構成図であり、図1と対応する部分には同一番号を付して重複する説明は省略する。このフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムはフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1を複数台(図2では3台)を用いて同時運転するものである。
FIG. 2 is a configuration diagram of a free piston type Stirling cycle refrigeration system according to an embodiment of the present invention, and the same reference numerals are given to portions corresponding to those in FIG. In this free piston type Stirling cycle refrigeration system, a plurality of (3 in FIG. 2) free piston type
図2において、複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1は1つの大形の被冷却物5に接触してこの被冷却物5を共通に冷却している。各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1の各冷凍機本体ケーシング2には配管21がそれぞれ接続され、各配管21は1つの大形の補助タンク20に接続されている。
In FIG. 2, a plurality of free piston type
前述したように、複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1が同時運転されると、それらの個体差により作動ガスの圧力の低下量や圧力の脈動の大きさ等がばらつき、各冷凍機の冷凍能力に差が生じ、被冷却物5全体を効率良く冷却することができなくなる。しかし、本発明によれば、各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1で1つの補助タンク20を共通に使用するので、個々の冷凍機に補助タンクを用意する必要がなくなると共に、1つのシステムに使用する各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1の圧力を略一定にすることができ、各フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機1の個体差による圧力の低下量や脈動の差が小さく抑えられ、被冷却物5全体を効率良く冷却することができるようになる。これにより安定した冷却能力をもつフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムを実現することができる。
As described above, when a plurality of free piston type
尚、各実施の形態においては、気密空間部として補助タンク20を別体に設けたが、冷凍機本体ケーシング2の形状を変更して補助タンクを一体的に設けてもよい。
In each embodiment, the
また、冷凍機本体ケーシング2に設けた接続フランジ16を熱伝導性のよい材質とすることにより、特に、円筒型ケーシング3の放熱部12に接続した場合、熱を外部に効率よく放熱できるので、放熱フィン15を省略することができる。さらに、接続フランジ16を熱伝導性のよい材質とすると共に、表面積の大きい形状とすることにより、さらに効率のよい放熱を行うことができる。
In addition, by making the
以上、添付図面を参照して本発明の好ましい実施形態、実施例を説明したが、本発明はかかる実施形態、実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲の記載から把握される技術的範囲において種々の形態に変更可能である。 The preferred embodiments and examples of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments and examples, and is understood from the description of the claims. It can be changed into various forms within the scope.
例えば、本発明によるフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システムにおいて、補助タンク20を設けずに各冷凍機の各冷凍機本体ケーシング2を配管21により互いに連通接続して気密空間部としてもよい。また、複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機のうち少なくとも2台以上について共通の気密空間部を備えてもよい。
For example, in the free piston type Stirling cycle refrigeration system according to the present invention, the refrigerator
1 フリーピストン型スターリングサイクル冷凍機
2 冷凍機本体ケーシング
3 円筒型ケーシング
3a 先端
4 容器
5 被冷却物
6 シリンダ
7 ピストン
8 ディスプレーサ
9 軸
10 圧縮空間
11 膨張空間
12 放熱部
13 吸熱部
14 再生部
15 放熱フィン
16 接続フランジ(接続手段)
18 接続フランジ(接続手段)
19 シール部材
20 補助タンク(気密空間部)
21 配管(気密空間部)
22、25 板バネ
23 コイル
24 筒状永久磁石
26 電線
27 孔
DESCRIPTION OF
18 Connection flange (connection means)
19 Sealing
21 Piping (airtight space)
22, 25
Claims (9)
作動ガスが充填された気密空間部を設け、該気密空間部を前記複数のフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機の全部又は一部の前記冷凍機本体ケーシングと連通させるように構成したことを特徴とするフリーピストン型スターリングサイクル冷凍システム。 A cylinder is provided in a cylindrical casing having one end closed and the other end open. A piston is provided on the opening side of the cylinder, a displacer is provided on the closing side so as to be reciprocally movable, and the piston is reciprocated by a linear motor. By moving, the space between the distal end surface of the displacer and the inner peripheral surface of the cylindrical casing on the closed side is an expansion space, and the heat absorption part formed around the expansion space and the object to be cooled are brought into contact with each other A free piston type Stirling cycle refrigeration system that cools a common object to be cooled using a plurality of free piston type Stirling cycle refrigerators configured to cool the object to be cooled,
An airtight space filled with working gas is provided, and the airtight space is configured to communicate with all or part of the refrigerator main body casings of the plurality of free piston type Stirling cycle refrigerators. Free piston type Stirling cycle refrigeration system.
前記冷凍機本体ケーシングと連通し作動ガスが充填された気密空間部と、
前記冷凍機本体ケーシングと被冷却物を収容する容器とを接続するための接続手段とを備え、前記接続手段は、熱伝導性の高い材質で構成したことを特徴とするフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機。 A cylinder is provided in a cylindrical casing having one end closed and the other end open. A piston is provided on the opening side of the cylinder, a displacer is provided on the closing side so as to be reciprocally movable, and the piston is reciprocated by a linear motor. By moving, the space between the distal end surface of the displacer and the inner peripheral surface of the cylindrical casing on the closed side is an expansion space, and the heat absorption part formed around the expansion space and the object to be cooled are brought into contact with each other In the free piston type Stirling cycle refrigerator configured to cool the object to be cooled,
An airtight space filled with working gas in communication with the refrigerator main body casing;
A free piston type Stirling cycle refrigeration comprising a connecting means for connecting the refrigerator main body casing and a container for storing an object to be cooled, wherein the connecting means is made of a material having high thermal conductivity. Machine.
前記冷凍機本体ケーシングと連通し作動ガスが充填された気密空間部と、
前記気密空間部と前記冷凍機本体ケーシングとの間の前記作動ガスの流れを制御する制御手段とを設けたことを特徴とするフリーピストン型スターリングサイクル冷凍機。 A cylinder is provided in a cylindrical casing having one end closed and the other end open. A piston is provided on the opening side of the cylinder, a displacer is provided on the closing side so as to be reciprocally movable, and the piston is reciprocated by a linear motor. By moving, the space between the distal end surface of the displacer and the inner peripheral surface of the cylindrical casing on the closed side is an expansion space, and the heat absorption part formed around the expansion space and the object to be cooled are brought into contact with each other In the free piston type Stirling cycle refrigerator configured to cool the object to be cooled,
An airtight space filled with working gas in communication with the refrigerator main body casing;
A free piston type Stirling cycle refrigerator comprising a control means for controlling the flow of the working gas between the airtight space and the refrigerator main body casing.
The free piston type Stirling cycle refrigerator according to claim 8, wherein the auxiliary tank and the refrigerator main body casing are connected via the pipe.
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Citations (4)
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---|---|---|---|---|
JPH01266479A (en) * | 1988-04-18 | 1989-10-24 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | Heat transfer joint and manufacture thereof |
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JP2001298293A (en) * | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Matsushita Refrig Co Ltd | Cooling device of integrated circuit |
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---|---|---|---|---|
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JP2001227832A (en) * | 2000-02-17 | 2001-08-24 | Sharp Corp | Starling refrigerating machine |
JP2001298293A (en) * | 2000-04-13 | 2001-10-26 | Matsushita Refrig Co Ltd | Cooling device of integrated circuit |
JP2004225943A (en) * | 2003-01-20 | 2004-08-12 | Twinbird Corp | Low-temperature storage |
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