JP5541795B2 - Regenerator type refrigerator - Google Patents

Regenerator type refrigerator Download PDF

Info

Publication number
JP5541795B2
JP5541795B2 JP2010221914A JP2010221914A JP5541795B2 JP 5541795 B2 JP5541795 B2 JP 5541795B2 JP 2010221914 A JP2010221914 A JP 2010221914A JP 2010221914 A JP2010221914 A JP 2010221914A JP 5541795 B2 JP5541795 B2 JP 5541795B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacer
stage
cylinder
peripheral surface
refrigerant gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010221914A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012077966A (en
Inventor
行雄 三上
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Heavy Industries Ltd filed Critical Sumitomo Heavy Industries Ltd
Priority to JP2010221914A priority Critical patent/JP5541795B2/en
Publication of JP2012077966A publication Critical patent/JP2012077966A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5541795B2 publication Critical patent/JP5541795B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Description

本発明は、ヘリウムガス等の冷媒ガスを用い、蓄冷材を収容した蓄冷器を有する蓄冷器式冷凍機に関する。   The present invention relates to a regenerator type refrigerator having a regenerator containing a regenerator material using a refrigerant gas such as helium gas.

例えば4K程度の極低温を得るために、ヘリウムガス等の冷媒ガスを用い、蓄冷材を収容した蓄冷器を有する蓄冷器式冷凍機が用いられている。また、蓄冷器式冷凍機として、例えばギフォード・マクマホン(Gifford-McMahon;GM)冷凍機が用いられている。   For example, in order to obtain an extremely low temperature of about 4K, a regenerator type refrigerator having a regenerator that stores a regenerator material using a refrigerant gas such as helium gas is used. In addition, as a regenerator type refrigerator, for example, a Gifford-McMahon (GM) refrigerator is used.

GM冷凍機は、圧縮機からの例えばヘリウムガスよりなる冷媒ガスをシリンダ内に形成された膨張空間に供給し、供給した冷媒ガスを膨張空間で膨張させることによって、冷熱を発生する。   The GM refrigerator generates cold by supplying a refrigerant gas made of, for example, helium gas from a compressor to an expansion space formed in the cylinder, and expanding the supplied refrigerant gas in the expansion space.

GM冷凍機の各段は、シリンダと、シリンダ内に設けられたディスプレーサを有する。ディスプレーサは、シリンダ内に、シリンダに沿って往復動可能に設けられており、ディスプレーサの一端とシリンダとの間に膨張空間を形成する。また、ディスプレーサの内部には、膨張空間に冷媒ガスを供給及び排出するための冷媒ガス流路が形成されている。また、ディスプレーサの内部に形成された冷媒ガス流路には、冷媒ガスと接触して冷熱を蓄冷するための蓄冷材が収容されている。   Each stage of the GM refrigerator has a cylinder and a displacer provided in the cylinder. The displacer is provided in the cylinder so as to be capable of reciprocating along the cylinder, and forms an expansion space between one end of the displacer and the cylinder. In addition, a refrigerant gas flow path for supplying and discharging refrigerant gas to and from the expansion space is formed inside the displacer. In addition, the refrigerant gas passage formed inside the displacer contains a regenerator material for accumulating cold heat in contact with the refrigerant gas.

シリンダに沿って往復動することによって、膨張空間を気密に膨張させるか、又は気密に収縮させるため、ディスプレーサは、シリンダの内径よりやや小さい外径を有している。そして、ディスプレーサの外周面とシリンダの内周面との間には、ディスプレーサとシリンダとの隙間を気密に保持するための、シールが設けられている。このようなシールとしては、従来、シールリング、クリアランスシール、ラビリンスシール、らせん溝シール(例えば、特許文献1参照。)等が用いられてきた。   The displacer has an outer diameter that is slightly smaller than the inner diameter of the cylinder in order to expand or contract the expansion space hermetically by reciprocating along the cylinder. A seal is provided between the outer peripheral surface of the displacer and the inner peripheral surface of the cylinder to keep the gap between the displacer and the cylinder airtight. Conventionally, seal rings, clearance seals, labyrinth seals, spiral groove seals (see, for example, Patent Document 1) and the like have been used as such seals.

一方、GM冷凍機は、ディスプレーサを往復駆動する駆動軸を有する。駆動軸は、回転駆動する例えばモータ等に連結されており、その回転駆動力を往復駆動力に変換してディスプレーサに伝達する。ディスプレーサは、例えば自在継手等により、駆動軸に連結されている(例えば、特許文献2参照。)。   On the other hand, the GM refrigerator has a drive shaft that reciprocates the displacer. The drive shaft is connected to, for example, a motor that is driven to rotate, and converts the rotational driving force into a reciprocating driving force and transmits it to the displacer. The displacer is connected to the drive shaft by, for example, a universal joint (for example, see Patent Document 2).

特許第2659684号公報Japanese Patent No. 2659684 特開2004−239563号公報JP 2004-239563 A

ところが、上記したGM冷凍機等の蓄冷器式冷凍機には、次のような問題がある。   However, the above-described regenerator refrigerators such as the GM refrigerator have the following problems.

シールリングを除いた他のシール(クリアランスシール、ラビリンスシール、らせん溝シール等)は、シリンダを鉛直に配置する場合には、本来非接触シールである。しかし、シリンダを水平に配置する場合、又は、シリンダを鉛直方向に対して傾けて配置する場合には、ディスプレーサの外周面の一部と、シリンダの内周面とが、接触することがある。   Other seals (clearance seal, labyrinth seal, spiral groove seal, etc.) excluding the seal ring are originally non-contact seals when the cylinder is arranged vertically. However, when the cylinder is arranged horizontally, or when the cylinder is inclined with respect to the vertical direction, a part of the outer peripheral surface of the displacer may come into contact with the inner peripheral surface of the cylinder.

特に、シリンダを水平に配置する場合には、ディスプレーサの自重によりディスプレーサの外周面の一部がシリンダの内周面に接触する。ディスプレーサの外周面の一部がシリンダの内周面に接触している状態で長時間GM冷凍機を運転すると、接触部分のみが磨耗するため、ディスプレーサが偏磨耗する。ディスプレーサが偏磨耗すると、シリンダとディスプレーサとの隙間が大きくなり、膨張空間からの冷媒ガスのリーク量が増大し、GM冷凍機の冷凍能力が低下することがある。あるいは、ディスプレーサの偏磨耗が更に進行すると、GM冷凍機の寿命が短くなる等の問題がある。   In particular, when the cylinder is disposed horizontally, a part of the outer peripheral surface of the displacer comes into contact with the inner peripheral surface of the cylinder due to the weight of the displacer. When the GM refrigerator is operated for a long time in a state where a part of the outer peripheral surface of the displacer is in contact with the inner peripheral surface of the cylinder, only the contact portion is worn, and thus the displacer wears unevenly. When the displacer wears unevenly, the gap between the cylinder and the displacer increases, the amount of refrigerant gas leaked from the expansion space increases, and the refrigeration capacity of the GM refrigerator may decrease. Or when the partial wear of the displacer further proceeds, there is a problem that the life of the GM refrigerator is shortened.

特許文献2に開示されるように、ディスプレーサが、駆動軸に、自在継手を介して連結されているものもある。しかし、自在継手を介して連結した場合にも、ディスプレーサの外周面の一部がシリンダの内周面に接触することに変わりはなく、ディスプレーサの偏磨耗を防止することができない。   As disclosed in Patent Document 2, there is a type in which a displacer is connected to a drive shaft via a universal joint. However, even when connected via a universal joint, a part of the outer peripheral surface of the displacer remains in contact with the inner peripheral surface of the cylinder, and uneven wear of the displacer cannot be prevented.

また、シリンダを鉛直に配置する場合にも、ディスプレーサの外径の寸法公差あるいはシリンダの内径の寸法公差に起因して、ディスプレーサの外周面の一部がシリンダの内周面に接触し、ディスプレーサが偏磨耗する場合がある。従って、上記した課題は、シリンダを鉛直方向に対して傾けて配置する場合のみならず、シリンダを鉛直に配置する場合にも共通の課題である。   Also, when the cylinder is arranged vertically, due to the dimensional tolerance of the outer diameter of the displacer or the dimensional tolerance of the inner diameter of the cylinder, a part of the outer peripheral surface of the displacer contacts the inner peripheral surface of the cylinder, and the displacer There may be uneven wear. Therefore, the above-described problem is a common problem not only when the cylinder is inclined with respect to the vertical direction but also when the cylinder is vertically disposed.

本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ディスプレーサの外周面の偏磨耗を防止できる蓄冷器式冷凍機を提供する。   This invention is made | formed in view of said point, and provides the regenerator-type refrigerator which can prevent the uneven wear of the outer peripheral surface of a displacer.

上記の課題を解決するために本発明では、次に述べる手段を講じたことを特徴とするものである。   In order to solve the above problems, the present invention is characterized by the following measures.

本発明は、シリンダと、前記シリンダ内に、前記シリンダに沿って往復動可能に設けられ、前記シリンダ内の一端に膨張空間を形成するとともに、内部に、前記膨張空間に冷媒ガスを供給及び排出するための冷媒ガス流路が形成されている、円筒形状のディスプレーサと、前記ディスプレーサを往復駆動する駆動軸と、前記冷媒ガス流路内に収容されており、前記駆動軸により前記ディスプレーサを前記シリンダに沿って往復動させる際に、前記膨張空間に供給した冷媒ガスを膨張させることによって発生した冷熱を蓄冷する蓄冷材とを有し、前記ディスプレーサは、前記駆動軸に、前記ディスプレーサの中心軸を中心として回転可能に連結されている、蓄冷器式冷凍機である。   The present invention is provided in a cylinder and in the cylinder so as to be capable of reciprocating along the cylinder, and forms an expansion space at one end of the cylinder, and supplies and discharges refrigerant gas into the expansion space. A cylindrical displacer in which a refrigerant gas flow path is formed, a drive shaft that reciprocally drives the displacer, and the refrigerant gas flow path accommodated in the refrigerant gas flow path. A regenerator material for storing cold heat generated by expanding the refrigerant gas supplied to the expansion space when reciprocating along the line, and the displacer has a central axis of the displacer on the drive shaft. It is a regenerator type refrigerator that is rotatably connected as a center.

また、本発明は、上述の蓄冷器式冷凍機において、前記ディスプレーサは、前記駆動軸に、前記ディスプレーサの中心軸を中心として回転可能に連結されるとともに、前記ディスプレーサの中心軸の前記駆動軸に対する傾きを許容するように連結されている。   Further, the present invention is the above-described regenerator-type refrigerator, wherein the displacer is connected to the drive shaft so as to be rotatable about the center axis of the displacer, and the center axis of the displacer with respect to the drive shaft It is connected to allow tilt.

また、本発明は、上述の蓄冷器式冷凍機において、前記ディスプレーサは、前記駆動軸に、球面ベアリングを介して連結されている。   Further, according to the present invention, in the above-described regenerator type refrigerator, the displacer is connected to the drive shaft via a spherical bearing.

また、本発明は、上述の蓄冷器式冷凍機において、前記ディスプレーサの外周面又は前記シリンダの内周面にらせん溝が形成されている。   Further, in the present invention, in the above-described regenerator type refrigerator, a spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the displacer or the inner peripheral surface of the cylinder.

本発明によれば、蓄冷器式冷凍機において、ディスプレーサの外周面の偏磨耗を防止できる。   According to the present invention, in the regenerator type refrigerator, uneven wear of the outer peripheral surface of the displacer can be prevented.

第1の実施の形態に係るGM冷凍機の構成を示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the GM refrigerator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るGM冷凍機における第1段目ディスプレーサの構成を、第1段目シリンダとともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the 1st step displacer with the 1st step cylinder in the GM refrigerator which concerns on 1st Embodiment. 第1の実施の形態に係るGM冷凍機における第2段目ディスプレーサの構成を、第2段目シリンダとともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the 2nd stage displacer in the GM refrigerator which concerns on 1st Embodiment with a 2nd stage cylinder. 第2段目ディスプレーサの構成の別の例を、第2段目シリンダとともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows another example of a structure of a 2nd stage displacer with a 2nd stage cylinder. 第1の実施の形態に係るGM冷凍機の第2段目シリンダが水平に配置されている例について模式的に示す図である。It is a figure showing typically about the example by which the 2nd stage cylinder of the GM refrigerator concerning a 1st embodiment is arranged horizontally. 比較例に係るGM冷凍機の第2段目シリンダが水平に配置されている例について模式的に示す図である。It is a figure showing typically about the example where the 2nd stage cylinder of the GM refrigerator concerning a comparative example is arranged horizontally. 第1の実施の形態の第1の変形例に係るGM冷凍機における第2段目ディスプレーサの構成を、第2段目シリンダとともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the 2nd step displacer with the 2nd step cylinder in the GM refrigerator which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment. 第1の実施の形態の第2の変形例に係るGM冷凍機における第2段目ディスプレーサの構成を、第2段目シリンダとともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the 2nd stage displacer in the GM refrigerator which concerns on the 2nd modification of 1st Embodiment with a 2nd stage cylinder. 第2の実施の形態に係るGM冷凍機における第1段目ディスプレーサの構成を、第1段目シリンダとともに示す概略断面図である。It is a schematic sectional drawing which shows the structure of the 1st stage displacer with the 1st stage cylinder in the GM refrigerator which concerns on 2nd Embodiment.

次に、本発明を実施するための形態について図面と共に説明する。
(第1の実施の形態)
図1を参照し、第1の実施の形態に係るGM冷凍機について説明する。このGM冷凍機は、本発明に係る蓄冷器式冷凍機をGM冷凍機に適用した例であり、数K〜20K程度の極低温を得るのに適した2段構成を有する。
Next, a mode for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
(First embodiment)
A GM refrigerator according to the first embodiment will be described with reference to FIG. This GM refrigerator is an example in which the regenerator type refrigerator according to the present invention is applied to a GM refrigerator, and has a two-stage configuration suitable for obtaining a cryogenic temperature of about several K to 20K.

図1は、本実施の形態に係るGM冷凍機の構成を示す概略断面図である。   FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the GM refrigerator according to the present embodiment.

GM冷凍機は、圧縮機10、第1段目シリンダ11、第2段目シリンダ12、第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14、クランク機構15、冷媒ガス流路16、蓄冷材17、18、ヒートステーション19、20、膨張空間21、22、中空空間(冷媒ガス流路)23、24を有する。   The GM refrigerator includes a compressor 10, a first stage cylinder 11, a second stage cylinder 12, a first stage displacer 13, a second stage displacer 14, a crank mechanism 15, a refrigerant gas passage 16, and a cold storage material 17. , 18, heat stations 19 and 20, expansion spaces 21 and 22, and hollow spaces (refrigerant gas flow paths) 23 and 24.

圧縮機10は、ヘリウムガス(冷媒ガス)を約20Kgf/cmに圧縮し、高圧ヘリウムガスを生成する。生成された高圧ヘリウムガスは、吸気弁V1、冷媒ガス流路16を介して第1段目シリンダ11内に供給される。また、第1段目シリンダ11から排出された低圧ヘリウムガスは、冷媒ガス流路16、排気弁V2を介して圧縮機10に回収される。 The compressor 10 compresses helium gas (refrigerant gas) to about 20 Kgf / cm 2 to generate high-pressure helium gas. The generated high-pressure helium gas is supplied into the first stage cylinder 11 via the intake valve V1 and the refrigerant gas flow path 16. Further, the low-pressure helium gas discharged from the first stage cylinder 11 is recovered by the compressor 10 via the refrigerant gas passage 16 and the exhaust valve V2.

第1段目シリンダ11には、第2段目シリンダ12が結合されている。第1段目シリンダ11、第2段目シリンダ12内には、相互に連結された第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14がそれぞれ収容されている。   A second stage cylinder 12 is coupled to the first stage cylinder 11. A first stage displacer 13 and a second stage displacer 14 connected to each other are accommodated in the first stage cylinder 11 and the second stage cylinder 12, respectively.

第1段目シリンダ11からは、駆動軸Shが上方に延在し、駆動用モータMに結合したクランク機構15と結合している。   From the first stage cylinder 11, the drive shaft Sh extends upward and is coupled to a crank mechanism 15 coupled to the drive motor M.

第1段目ディスプレーサ13は、第1段目シリンダ11内に、第1段目シリンダ11に沿って往復動可能に設けられている。第1段目ディスプレーサ13は、第1段目シリンダ11の一端に、膨張空間21を形成する。第1段目ディスプレーサ13は、第1段目シリンダ11の内径よりやや小さい外径の円筒形状を有している。   The first stage displacer 13 is provided in the first stage cylinder 11 so as to be capable of reciprocating along the first stage cylinder 11. The first stage displacer 13 forms an expansion space 21 at one end of the first stage cylinder 11. The first stage displacer 13 has a cylindrical shape with an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the first stage cylinder 11.

また、第1段目ディスプレーサ13の内部には、膨張空間21に冷媒ガスを供給及び排出するための中空空間(冷媒ガス流路)23が形成されている。第1段目ディスプレーサ13は、第1段目シリンダ11に沿って往復動する際に、膨張空間21に供給した冷媒ガスを膨張させることによって冷熱を発生させる。   Further, a hollow space (refrigerant gas flow path) 23 for supplying and discharging refrigerant gas to and from the expansion space 21 is formed inside the first stage displacer 13. When the first stage displacer 13 reciprocates along the first stage cylinder 11, the first stage displacer 13 generates cold heat by expanding the refrigerant gas supplied to the expansion space 21.

中空空間23内には、蓄冷材17が収容されている。蓄冷材17は、膨張空間21から冷媒ガスを排出する際に、排出した冷媒ガスと接触して冷熱を蓄冷する。すなわち、蓄冷材17は、駆動軸Shにより第1段目ディスプレーサ13を第1段目シリンダ11に沿って往復動させる際に、膨張空間21に供給した冷媒ガスを膨張させることによって発生した冷熱を蓄冷する。   A cold storage material 17 is accommodated in the hollow space 23. When discharging the refrigerant gas from the expansion space 21, the cold storage material 17 contacts the discharged refrigerant gas and stores cold heat. That is, the regenerator 17 generates the cold generated by expanding the refrigerant gas supplied to the expansion space 21 when the first stage displacer 13 is reciprocated along the first stage cylinder 11 by the drive shaft Sh. Cold storage.

第2段目ディスプレーサ14は、第2段目シリンダ12内に、第2段目シリンダ12に沿って往復動可能に設けられている。第2段目ディスプレーサ14は、第2段目シリンダ12の一端に、膨張空間22を形成する。第2段目ディスプレーサ14は、第2段目シリンダ12の内径よりやや小さい外径の円筒形状を有している。   The second stage displacer 14 is provided in the second stage cylinder 12 so as to be capable of reciprocating along the second stage cylinder 12. The second stage displacer 14 forms an expansion space 22 at one end of the second stage cylinder 12. The second stage displacer 14 has a cylindrical shape with an outer diameter slightly smaller than the inner diameter of the second stage cylinder 12.

また、第2段目ディスプレーサ14の内部には、膨張空間22に冷媒ガスを供給及び排出するための中空空間(冷媒ガス流路)24が形成されている。第2段目ディスプレーサ14は、第2段目シリンダ12に沿って往復動する際に、膨張空間22に供給した冷媒ガスを膨張させることによって冷熱を発生させる。   In addition, a hollow space (refrigerant gas flow path) 24 for supplying and discharging refrigerant gas to and from the expansion space 22 is formed inside the second stage displacer 14. The second stage displacer 14 generates cold by expanding the refrigerant gas supplied to the expansion space 22 when reciprocating along the second stage cylinder 12.

中空空間24内には、蓄冷材18が収容されている。蓄冷材18は、膨張空間22から冷媒ガスを排出する際に、排出した冷媒ガスと接触して冷熱を蓄冷する。すなわち、蓄冷材18は、駆動軸Shにより第2段目ディスプレーサ14を第2段目シリンダ12に沿って往復動させる際に、膨張空間22に供給した冷媒ガスを膨張させることによって発生した冷熱を蓄冷する。   A cold storage material 18 is accommodated in the hollow space 24. When discharging the refrigerant gas from the expansion space 22, the cold storage material 18 contacts the discharged refrigerant gas and stores cold heat. That is, the regenerator 18 generates the cold generated by expanding the refrigerant gas supplied to the expansion space 22 when the second stage displacer 14 is reciprocated along the second stage cylinder 12 by the drive shaft Sh. Cold storage.

第1段目シリンダ11の下端(低温端)を囲むように、第1段目のヒートステーション19が熱的に結合されており、第2段目シリンダ12の下端(低温端)を囲むように、第2段目のヒートステーション20が熱的に結合している。   The first stage heat station 19 is thermally coupled so as to surround the lower end (low temperature end) of the first stage cylinder 11, and so as to surround the lower end (low temperature end) of the second stage cylinder 12. The second stage heat station 20 is thermally coupled.

第1段目シリンダ11、第2段目シリンダ12は、例えばステンレス綱(例えばSUS304)等によって形成されていることが好ましい。これにより、第1段目シリンダ11、第2段目シリンダ12に、高い強度、低い熱伝導率、及び高いヘリウムガス遮蔽能を持たせることができる。   The first stage cylinder 11 and the second stage cylinder 12 are preferably formed of, for example, a stainless steel (for example, SUS304). As a result, the first-stage cylinder 11 and the second-stage cylinder 12 can have high strength, low thermal conductivity, and high helium gas shielding ability.

第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14は、例えば布入りフェノール(ベークライト)等によって形成されていることが好ましい。これにより、第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14について、軽量化するとともに、耐摩耗性及び強度を向上させ、高温側から低温側への侵入熱量を低減することができる。   The first stage displacer 13 and the second stage displacer 14 are preferably formed of, for example, cloth-containing phenol (bakelite) or the like. Accordingly, the first stage displacer 13 and the second stage displacer 14 can be reduced in weight, wear resistance and strength can be improved, and the amount of heat entering from the high temperature side to the low temperature side can be reduced.

第1段目の蓄冷材17は、例えば金網等により構成されることが好ましく、第2段目の蓄冷材18は、例えば鉛球又は磁性蓄冷材等により構成されることが好ましい。これにより、低温領域において、十分高い熱容量を確保することができる。   The first-stage regenerator material 17 is preferably composed of, for example, a wire mesh, and the second-stage regenerator material 18 is preferably composed of, for example, a lead ball or a magnetic regenerator material. Thereby, a sufficiently high heat capacity can be secured in the low temperature region.

このように構成されているGM冷凍機では、以下のようにして冷熱を発生する。   In the GM refrigerator configured as described above, cold heat is generated as follows.

圧縮機10から吸気弁V1を介して供給された、冷媒ガスである高圧ヘリウムガスは、冷媒ガス流路16を介して第1段目シリンダ11内に供給される。そして、開口(冷媒ガス流路)23a、蓄冷材17が収容された中空空間(冷媒ガス流路)23、開口(冷媒ガス流路)23bを通って、第1段目の膨張空間21に供給される。   High-pressure helium gas, which is refrigerant gas, supplied from the compressor 10 via the intake valve V <b> 1 is supplied into the first-stage cylinder 11 via the refrigerant gas flow path 16. Then, the gas is supplied to the first-stage expansion space 21 through the opening (refrigerant gas flow path) 23a, the hollow space (refrigerant gas flow path) 23 in which the regenerator material 17 is accommodated, and the opening (refrigerant gas flow path) 23b. Is done.

第1段目の膨張空間21に供給された高圧ヘリウムガスは、更に開口(冷媒ガス流路)24a、蓄冷材18が収容された中空空間(冷媒ガス流路)24、開口(冷媒ガス流路)24bを通って第2段目の膨張空間22に供給される。   The high-pressure helium gas supplied to the first-stage expansion space 21 further includes an opening (refrigerant gas flow path) 24a, a hollow space (refrigerant gas flow path) 24 in which the regenerator 18 is accommodated, and an opening (refrigerant gas flow path). ) Is supplied to the second stage expansion space 22 through 24b.

なお、冷媒ガス流路23a、23b、24a、24bは、冷媒ガスの流れを説明するために機能的に記載したものであり、図2以降を用いて説明する実際の構造とは異なる。   Note that the refrigerant gas flow paths 23a, 23b, 24a, and 24b are functionally described to explain the flow of the refrigerant gas, and are different from the actual structure described with reference to FIG.

吸気弁V1が閉じ、排気弁V2が開く際には、第2段目シリンダ12、第1段目シリンダ11内の高圧ヘリウムガスは、吸気の場合とは逆の経路をたどって冷媒ガス流路16、排気弁V2を介して圧縮機10に回収される。   When the intake valve V1 is closed and the exhaust valve V2 is opened, the high-pressure helium gas in the second-stage cylinder 12 and the first-stage cylinder 11 follows the path opposite to that in the intake air, and the refrigerant gas flow path. 16. Recovered to the compressor 10 via the exhaust valve V2.

GM冷凍機の作動時においては、クランク機構15によって駆動用モータMの回転駆動力が駆動軸Shの往復駆動力に変換される。そして、駆動軸Shによって、第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14が、図1中の矢印で示すように、上下に(それぞれ第1段目シリンダ11及び第2段目シリンダ12に沿って)往復駆動される。   During the operation of the GM refrigerator, the rotational driving force of the driving motor M is converted into the reciprocating driving force of the driving shaft Sh by the crank mechanism 15. The first stage displacer 13 and the second stage displacer 14 are moved up and down by the drive shaft Sh as shown by arrows in FIG. 1 (to the first stage cylinder 11 and the second stage cylinder 12 respectively). Along).

駆動軸Shによって第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14が駆動軸Sh側(図1の上方)に駆動される際には、吸気弁V1が開き、排気弁V2が閉じる。そして、第1段目シリンダ11内の膨張空間21、及び第2段目シリンダ12内の膨張空間22に高圧ヘリウムガスが供給される(供給工程)。 When the first stage displacer 13 and the second stage displacer 14 are driven to the drive shaft Sh side ( upward in FIG. 1) by the drive shaft Sh, the intake valve V1 is opened and the exhaust valve V2 is closed. Then, high-pressure helium gas is supplied to the expansion space 21 in the first stage cylinder 11 and the expansion space 22 in the second stage cylinder 12 (supply process).

また、駆動軸Shによって第1段目ディスプレーサ13、第2段目ディスプレーサ14が駆動軸Shと反対側(図1の下方)に駆動される際には、吸気弁V1が閉じ、排気弁V2が開く。そして、第1段目シリンダ11内の膨張空間21、及び第2段目シリンダ12内の膨張空間22が低圧になるとともに、膨張空間21及び膨張空間22からヘリウムガスは排出され、圧縮機10に回収される(排出工程)。 Further, when the first stage displacer 13 and the second stage displacer 14 are driven by the drive shaft Sh to the side opposite to the drive shaft Sh ( downward in FIG. 1), the intake valve V1 is closed and the exhaust valve V2 is closed. open. Then, the expansion space 21 in the first stage cylinder 11 and the expansion space 22 in the second stage cylinder 12 become low pressure, and helium gas is discharged from the expansion space 21 and the expansion space 22 to the compressor 10. Collected (discharge process).

このとき、膨張空間21、22において、ヘリウムガスが膨張することによって、冷熱が発生する。冷熱を発生し、冷却されたヘリウムガスは、膨張空間21、22から排出される際に、蓄冷材17、18と接触し、熱交換することによって、蓄冷材17、18を冷却する。すなわち、蓄冷材17、18に、発生した冷熱が蓄冷される。   At this time, cold energy is generated by the expansion of the helium gas in the expansion spaces 21 and 22. When the cooled helium gas that generates cold and is discharged from the expansion spaces 21 and 22 contacts the cold storage materials 17 and 18 to exchange heat, the cold storage materials 17 and 18 are cooled. That is, the generated cold energy is stored in the cold storage materials 17 and 18.

次の供給工程で供給される高圧ヘリウムガスは、蓄冷材17、18を通って供給されることにより冷却される。冷却されたヘリウムガスが膨張空間21、22で膨張することにより、さらに冷却が進む。   The high-pressure helium gas supplied in the next supply process is cooled by being supplied through the cold storage materials 17 and 18. As the cooled helium gas expands in the expansion spaces 21 and 22, the cooling further proceeds.

以上のようにして、供給工程と排出工程とを繰り返すことにより、第1段目シリンダ11内の膨張空間21が、例えば40K〜70K程度の温度に冷却され、第2段目シリンダ12内の膨張空間22が、例えば数K〜20K程度の温度に冷却される。   By repeating the supply process and the discharge process as described above, the expansion space 21 in the first stage cylinder 11 is cooled to a temperature of about 40K to 70K, for example, and the expansion in the second stage cylinder 12 is performed. The space 22 is cooled to a temperature of about several K to 20K, for example.

次に、図2を参照し、第1段目ディスプレーサ13の詳細な構成について説明する。図2は、本実施の形態に係るGM冷凍機における第1段目ディスプレーサ13の構成を、第1段目シリンダ11とともに示す概略断面図である。なお、図2では、ヒートステーション19の図示を省略している。   Next, a detailed configuration of the first stage displacer 13 will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the first stage displacer 13 together with the first stage cylinder 11 in the GM refrigerator according to the present embodiment. In addition, illustration of the heat station 19 is abbreviate | omitted in FIG.

第1段目ディスプレーサ13は、筒状部材30を有する。   The first stage displacer 13 has a cylindrical member 30.

筒状部材30は、上蓋を備えた円筒形状を有し、その下端は開放されている。筒状部材30の上蓋上面には、筒状部材30の外径よりもやや小さい径を有するフランジ31が取り付けられている。フランジ31と筒状部材30の上蓋には、開口32(図1に示す23a)が設けられている。開口32には、中空空間(冷媒ガス流路)23の高温端が連通している。フランジ31の上面には、筒状部材30を、図2中の矢印で示すように、上下駆動するための駆動軸Shが取り付けられている。   The cylindrical member 30 has a cylindrical shape with an upper lid, and its lower end is open. A flange 31 having a diameter slightly smaller than the outer diameter of the tubular member 30 is attached to the upper surface of the upper cover of the tubular member 30. An opening 32 (23a shown in FIG. 1) is provided in the upper cover of the flange 31 and the cylindrical member 30. A high temperature end of the hollow space (refrigerant gas flow path) 23 communicates with the opening 32. A drive shaft Sh for vertically driving the cylindrical member 30 is attached to the upper surface of the flange 31 as indicated by an arrow in FIG.

筒状部材30内には、上面に密着するように図示しない金網が配置されている。金網の下には、銅金網等の蓄冷材17が充填されている。蓄冷材17の下には図示しない他の金網が配置されている。   A wire mesh (not shown) is disposed in the cylindrical member 30 so as to be in close contact with the upper surface. Under the wire mesh, a regenerator material 17 such as a copper wire mesh is filled. Another wire mesh (not shown) is disposed under the cold storage material 17.

さらに、筒状部材30の下側開放端には、蓋部材33が挿入され、筒状部材30と接着されている。蓋部材33は盲蓋であり、筒状部材30の下端の開口を気密に閉じる。また、蓋部材33の下面には、第2段目ディスプレーサ14と連結するための、連結機構50が取り付けられている。   Further, a lid member 33 is inserted into the lower open end of the tubular member 30 and bonded to the tubular member 30. The lid member 33 is a blind lid and hermetically closes the opening at the lower end of the cylindrical member 30. Further, a connection mechanism 50 for connecting to the second stage displacer 14 is attached to the lower surface of the lid member 33.

筒状部材30の外周面には、蓄冷材17の下側の金網が配置されている高さに、開口34(図1に示す23b)が設けられている。開口34には、中空空間(冷媒ガス流路)23の低温端が連通している。   An opening 34 (23b shown in FIG. 1) is provided on the outer peripheral surface of the cylindrical member 30 at a height at which the lower wire mesh of the regenerator 17 is disposed. The opening 34 communicates with the low temperature end of the hollow space (refrigerant gas flow path) 23.

筒状部材30及び蓋部材33は、例えば布入りフェノールで形成されることが好ましい。これにより、筒状部材30及び蓋部材33について、軽量化するとともに、耐摩耗性及び強度を向上させ、高温側から低温側への侵入熱量を低減することができる。   It is preferable that the cylindrical member 30 and the lid member 33 are made of cloth-containing phenol, for example. Thereby, while reducing the weight about the cylindrical member 30 and the cover member 33, abrasion resistance and intensity | strength can be improved and the amount of invasion heat | fever from the high temperature side to the low temperature side can be reduced.

第1段目シリンダ11の内径を例えば82mmとした場合、筒状部材30の外径を例えば82mm、内径を例えば72mmとすることができる。また、筒状部材30の開口34よりも下部分の外径及びフランジ31の外径を例えば81.5mmとすることができる。また、筒状部材30の軸方向の長さを例えば150mm、フランジ31の厚さを例えば10mmとすることができる。   When the inner diameter of the first stage cylinder 11 is 82 mm, for example, the outer diameter of the cylindrical member 30 can be 82 mm and the inner diameter can be 72 mm, for example. Moreover, the outer diameter of the lower part than the opening 34 of the cylindrical member 30 and the outer diameter of the flange 31 can be 81.5 mm, for example. Moreover, the axial length of the cylindrical member 30 can be set to 150 mm, for example, and the thickness of the flange 31 can be set to 10 mm, for example.

筒状部材30の外周面と第1段目シリンダ11の内周面との間には、隙間D11が形成される。第1段目ディスプレーサ13を安定に往復駆動するために、隙間D11は0.01mm以上であることが好ましい。また、隙間D11を通って冷媒ガスが流れることを防止するために、隙間D11は0.03mm以下であることが好ましい。   A gap D <b> 11 is formed between the outer peripheral surface of the cylindrical member 30 and the inner peripheral surface of the first stage cylinder 11. In order to stably drive the first stage displacer 13 back and forth, the gap D11 is preferably 0.01 mm or more. In order to prevent the refrigerant gas from flowing through the gap D11, the gap D11 is preferably 0.03 mm or less.

筒状部材30の外周面には、上端(高温端)から開口34が形成されている高さまで、1本のらせん溝35が形成されていてもよい。らせん溝35の形状として、例えば幅約2mm、深さ約0.6mm、ピッチ約4mmとすることができる。このようならせん溝35を形成することによって、第1段目ディスプレーサ13と第1段目シリンダ11との隙間D11を通って冷媒ガスが漏れることを防止することができる。   One spiral groove 35 may be formed on the outer peripheral surface of the cylindrical member 30 from the upper end (high temperature end) to the height at which the opening 34 is formed. As the shape of the spiral groove 35, for example, the width is about 2 mm, the depth is about 0.6 mm, and the pitch is about 4 mm. By forming the spiral groove 35 in this way, it is possible to prevent the refrigerant gas from leaking through the gap D11 between the first stage displacer 13 and the first stage cylinder 11.

筒状部材30の開口34よりも下の部分の外径は、開口34よりも上の部分の外径よりもわずかに小さくしてもよい。このとき、開口34よりも下の部分では、第1段目シリンダ11の内周面と筒状部材30の外周面との間に隙間D12が形成される。隙間D12は、筒状部材30の内部と膨張空間21との間を結ぶ冷媒ガス流路を形成する。   The outer diameter of the portion below the opening 34 of the cylindrical member 30 may be slightly smaller than the outer diameter of the portion above the opening 34. At this time, a gap D <b> 12 is formed between the inner peripheral surface of the first stage cylinder 11 and the outer peripheral surface of the cylindrical member 30 in a portion below the opening 34. The gap D12 forms a refrigerant gas flow path that connects the inside of the cylindrical member 30 and the expansion space 21.

次に、図3を参照し、第2段目ディスプレーサ14の詳細な構成について説明する。   Next, a detailed configuration of the second stage displacer 14 will be described with reference to FIG.

本実施の形態では、第2段目ディスプレーサ14は、駆動軸Shに、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結されている。   In the present embodiment, the second stage displacer 14 is coupled to the drive shaft Sh so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14.

なお、第2段目ディスプレーサ14は、第1段目ディスプレーサ13を介して駆動軸Shに連結されている。従って、第2段目ディスプレーサ14は、第1段目ディスプレーサ13に、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結されていてもよい。この場合も、第2段目ディスプレーサ14は、駆動軸Shに、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結されていることになる。   The second stage displacer 14 is connected to the drive shaft Sh via the first stage displacer 13. Therefore, the second stage displacer 14 may be connected to the first stage displacer 13 so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14. Also in this case, the second stage displacer 14 is connected to the drive shaft Sh so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14.

図3は、本実施の形態に係るGM冷凍機における第2段目ディスプレーサ14の構成を、第2段目シリンダ12とともに示す概略断面図である。なお、図3では、ヒートステーション20の図示を省略している。   FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the second stage displacer 14 together with the second stage cylinder 12 in the GM refrigerator according to the present embodiment. In addition, illustration of the heat station 20 is abbreviate | omitted in FIG.

第2段目ディスプレーサ14は、筒状部材40を有する。第2段目ディスプレーサ14は、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に連結機構50を介して連結されている。   The second stage displacer 14 includes a tubular member 40. The second stage displacer 14 is connected to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) via the connection mechanism 50.

筒状部材40は、上下端が開放された円筒形状を有する。筒状部材40の下端には、蓋部材41が挿入接着されている。蓋部材41の上には、金網42が配置され、その上にフェルト栓43が配置されている。   The cylindrical member 40 has a cylindrical shape whose upper and lower ends are open. A lid member 41 is inserted and bonded to the lower end of the cylindrical member 40. A wire mesh 42 is disposed on the lid member 41, and a felt plug 43 is disposed thereon.

筒状部材40及び蓋部材41は、例えば布入りフェノールで形成されることが好ましい。これにより、筒状部材40及び蓋部材41について、軽量化するとともに、耐摩耗性及び強度を向上させ、高温側から低温側への侵入熱量を低減することができる。   The tubular member 40 and the lid member 41 are preferably formed of cloth-containing phenol, for example. Thereby, while reducing weight about the cylindrical member 40 and the cover member 41, abrasion resistance and intensity | strength can be improved and the amount of invasion heat | fever from the high temperature side to the low temperature side can be reduced.

フェルト栓43の上には、前述したように、例えば鉛球で形成された蓄冷材18が充填される。蓄冷材18の上にはフェルト栓44が配置され、フェルト栓44の上にはパンチングメタル45が配置される。   As described above, the felt plug 43 is filled with the regenerator material 18 formed of, for example, a lead ball. A felt plug 44 is disposed on the cold storage material 18, and a punching metal 45 is disposed on the felt plug 44.

筒状部材40の上端(高温端)には、第1段目ディスプレーサ13と連結するための、後述する連結機構50が取り付けられている。また、筒状部材40の上端(高温端)には、連結機構50の周囲に、開口24aが設けられている。そして、開口24aには、中空空間(冷媒ガス流路)24の高温端が連通している。   At the upper end (high temperature end) of the cylindrical member 40, a connection mechanism 50 described later for connecting to the first stage displacer 13 is attached. An opening 24 a is provided around the coupling mechanism 50 at the upper end (high temperature end) of the tubular member 40. The opening 24 a communicates with the high temperature end of the hollow space (refrigerant gas flow path) 24.

筒状部材40の外周面には、金網42の高さの位置に、開口46(図1に示す24b)が設けられている。開口46には、中空空間(冷媒ガス流路)24の低温端が連通している。   On the outer peripheral surface of the cylindrical member 40, an opening 46 (24b shown in FIG. 1) is provided at the height of the wire mesh 42. The opening 46 communicates with the low temperature end of the hollow space (refrigerant gas flow path) 24.

第2段目シリンダ12の内径を例えば35mmとした場合、筒状部材40の外径を例えば35mm、内径を例えば30mmとすることができる。また、筒状部材40の軸方向の長さを、例えば200mmとすることができる。   When the inner diameter of the second stage cylinder 12 is set to 35 mm, for example, the outer diameter of the cylindrical member 40 can be set to 35 mm and the inner diameter can be set to 30 mm, for example. Moreover, the axial length of the cylindrical member 40 can be set to 200 mm, for example.

筒状部材40の外周面と第2段目シリンダ12の内周面との間には、隙間D21が形成される。第2段目ディスプレーサ14を安定に往復駆動するために、隙間D21は0.01mm以上であることが好ましい。また、隙間D21を通って冷媒ガスが軸方向に流れることを防止するために、隙間D21は0.03mm以下であることが好ましい。   A gap D <b> 21 is formed between the outer peripheral surface of the cylindrical member 40 and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12. In order to stably drive the second stage displacer 14 back and forth, the gap D21 is preferably 0.01 mm or more. In order to prevent the refrigerant gas from flowing in the axial direction through the gap D21, the gap D21 is preferably 0.03 mm or less.

筒状部材40の開口46よりも上の部分の外周面には、開口46の位置と上端とを結ぶ1本のらせん溝47が形成されていることが好ましい。らせん溝47の形状として、例えば幅約2mm、深さ約0.6mm、ピッチ約4mmとすることができる。   It is preferable that one spiral groove 47 connecting the position of the opening 46 and the upper end is formed on the outer peripheral surface of the portion above the opening 46 of the cylindrical member 40. As the shape of the spiral groove 47, for example, the width is about 2 mm, the depth is about 0.6 mm, and the pitch is about 4 mm.

このようならせん溝47を形成することによって、第2段目ディスプレーサ14と第2段目シリンダ12との隙間D21を通って冷媒ガスが漏れることを防止することができる。その結果、第2段目ディスプレーサ14と第2段目シリンダ12との隙間にシールリングを収容する必要がないため、筒状部材40の側壁の厚さを薄くすることができる。筒状部材40の側壁の厚さを薄くすることによって、第2段目ディスプレーサ14内の中空空間24の体積を増大できるため、収容する蓄冷材を増やすことができ、GM冷凍機の冷凍能力を増大させることができる。また、シールリングを不要にするため、部品点数が低減し、組み立て工程が簡単化するとともに製造コストを低減することが可能になる。   By forming the spiral groove 47 in this way, it is possible to prevent the refrigerant gas from leaking through the gap D21 between the second stage displacer 14 and the second stage cylinder 12. As a result, since it is not necessary to accommodate the seal ring in the gap between the second stage displacer 14 and the second stage cylinder 12, the thickness of the side wall of the tubular member 40 can be reduced. By reducing the thickness of the side wall of the tubular member 40, the volume of the hollow space 24 in the second-stage displacer 14 can be increased, so that it is possible to increase the amount of cool storage material to be accommodated and to increase the refrigeration capacity of the GM refrigerator. Can be increased. Further, since the seal ring is not required, the number of parts is reduced, the assembly process is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

なお、筒状部材40は、円筒状のステンレス管の表面に、例えば布入りフェノールよりなる耐磨耗性樹脂がコーティングされたものであってもよい。これにより、後述するように、第2段目シリンダ12を水平に配置し、第2段目ディスプレーサ14の自重により第2段目ディスプレーサ14の外周面が第2段目シリンダ12の内周面に接触する場合でも、第2段目ディスプレーサ14の磨耗を防止することができる。   The cylindrical member 40 may be formed by coating the surface of a cylindrical stainless steel tube with an abrasion-resistant resin made of, for example, cloth-containing phenol. As a result, as will be described later, the second stage cylinder 12 is disposed horizontally, and the outer surface of the second stage displacer 14 is brought to the inner surface of the second stage cylinder 12 by the weight of the second stage displacer 14. Even in the case of contact, wear of the second stage displacer 14 can be prevented.

また、第2段目ディスプレーサ14の外周面に代え、第2段目シリンダ12の内周面にらせん溝が形成されていてもよい。第2段目シリンダ12の内周面にらせん溝47aが形成されている場合の、第2段目ディスプレーサ14の構成の別の例を、第2段目シリンダ12とともに、図4の概略断面図に示す。   Further, instead of the outer peripheral surface of the second stage displacer 14, a spiral groove may be formed on the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12. FIG. 4 is a schematic sectional view of another example of the configuration of the second stage displacer 14 together with the second stage cylinder 12 when the spiral groove 47a is formed on the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12. Shown in

筒状部材40の開口46よりも下の部分の外径は、開口46よりも上の部分の外径よりもわずかに小さくしてもよい。このとき、開口46よりも下の部分では、第2段目シリンダ12の内周面と筒状部材40の外周面との間に隙間D22が形成される。隙間D22も、筒状部材40の内部と膨張空間22とを結ぶ冷媒ガス流路を形成する。   The outer diameter of the portion below the opening 46 of the tubular member 40 may be slightly smaller than the outer diameter of the portion above the opening 46. At this time, a gap D <b> 22 is formed between the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 and the outer peripheral surface of the tubular member 40 in a portion below the opening 46. The gap D22 also forms a refrigerant gas flow path that connects the inside of the tubular member 40 and the expansion space 22.

本実施の形態では、第2段目ディスプレーサ14は、連結機構50を介し、第1段目ディスプレーサ13に、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結されている。すなわち、第2段目ディスプレーサ14は、連結機構50を介し、駆動軸Shに、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結されている。   In the present embodiment, the second stage displacer 14 is coupled to the first stage displacer 13 via the coupling mechanism 50 so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14. That is, the second stage displacer 14 is coupled to the drive shaft Sh via the coupling mechanism 50 so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14.

また、本実施の形態では、第2段目ディスプレーサ14は、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結されるとともに、第2段目ディスプレーサ14の中心軸の第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に対する傾きを許容するように連結されていることが好ましい。   Further, in the present embodiment, the second stage displacer 14 is coupled to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14, It is preferable that the second stage displacer 14 is connected so as to allow an inclination of the central axis of the second stage displacer 14 with respect to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh).

このような、中心軸を中心として回転可能で、かつ、中心軸の傾きを許容するように連結するための連結機構50として、例えば互いに球面接合する内輪50a及び外輪50bを有する球面ベアリング50を用いることができる。球面ベアリング50を用いることにより、中心軸を中心とする回転と中心軸の傾きとを、一つのベアリング機構によって実現することができる。そのため、GM冷凍機のシリンダ及びディスプレーサを小型化、軽量化することができる。   For example, a spherical bearing 50 having an inner ring 50a and an outer ring 50b that are spherically joined to each other is used as the coupling mechanism 50 that can be rotated around the central axis and that allows the inclination of the central axis to be allowed. be able to. By using the spherical bearing 50, rotation around the central axis and inclination of the central axis can be realized by one bearing mechanism. Therefore, the cylinder and the displacer of the GM refrigerator can be reduced in size and weight.

なお、第1の実施の形態の第1の変形例で説明するように、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結するための各種のベアリングと、第2段目ディスプレーサ14の中心軸の傾きを許容するように連結するための各種のベアリングとを、組み合わせて用いてもよい。   As described in the first modification of the first embodiment, various bearings for connecting the second stage displacer 14 so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14, and the second stage displacer 14. Various bearings for coupling so as to allow the inclination of the central axis may be used in combination.

ここで、図5及び図6を参照し、本実施の形態に係るGM冷凍機が、第2段目ディスプレーサ14の外周面の偏磨耗を防止できる作用効果について、比較例と対比しながら説明する。   Here, with reference to FIG.5 and FIG.6, the effect which the GM refrigerator which concerns on this Embodiment can prevent the partial wear of the outer peripheral surface of the 2nd stage displacer 14 is demonstrated, contrasting with a comparative example. .

図5は、本実施の形態に係るGM冷凍機の第2段目シリンダ12が水平に配置されている例について模式的に示す図である。図5(a)は正面図であり、図5(b)は側面図である。図6は、比較例に係るGM冷凍機の第2段目シリンダ12が水平に配置されている例について模式的に示す図である。図6(a)は正面図であり、図6(b)は側面図である。   FIG. 5 is a diagram schematically showing an example in which the second stage cylinder 12 of the GM refrigerator according to the present embodiment is arranged horizontally. FIG. 5A is a front view, and FIG. 5B is a side view. FIG. 6 is a diagram schematically illustrating an example in which the second stage cylinder 12 of the GM refrigerator according to the comparative example is disposed horizontally. FIG. 6A is a front view, and FIG. 6B is a side view.

図6(a)に示すように、比較例に係るGM冷凍機では、第2段目ディスプレーサ14と第1段目ディスプレーサ13とは、連結機構50Aにより連結される。そして、連結機構50Aは、一般的な自在継手(ユニバーサルジョイント)により構成される。自在継手は、第2段目ディスプレーサ14の中心軸の第1段目ディスプレーサ13の中心軸(すなわち駆動軸Sh)に対する傾きを許容するように連結されている。 As shown in FIG. 6A, in the GM refrigerator according to the comparative example, the second stage displacer 14 and the first stage displacer 13 are coupled by a coupling mechanism 50A . The connecting mechanism 50A is configured by a general universal joint (universal joint). The universal joint is connected so as to allow an inclination of the center axis of the second stage displacer 14 with respect to the center axis of the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh).

比較例では、第2段目シリンダ12を水平に配置する場合には、第2段目ディスプレーサ14の自重により第2段目ディスプレーサ14の外周面が第2段目シリンダ12の内周面に接触する。また、第2段目ディスプレーサ14は第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に設けられていないため、第2段目ディスプレーサ14の外周面の同一の部分が第2段目シリンダ12の内周面に接触することになる。そして、第2段目ディスプレーサ14の外周面が第2段目シリンダ12の内周面に接触している状態で長時間GM冷凍機を運転すると、図6(b)に示すように、接触部分(点線で囲んだ領域I)のみが磨耗するため、第2段目ディスプレーサ14の外周面が偏磨耗する。   In the comparative example, when the second stage cylinder 12 is horizontally disposed, the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 contacts the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 by the weight of the second stage displacer 14. To do. Further, since the second stage displacer 14 is not provided so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14, the same portion of the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 is the second stage cylinder 12. Will come into contact with the inner peripheral surface. When the GM refrigerator is operated for a long time with the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 being in contact with the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12, as shown in FIG. Since only the (region I surrounded by the dotted line) wears, the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 wears unevenly.

一方、本実施の形態では、図5(a)に示すように、連結機構50として例えば球面ベアリングを用いることにより、第2段目ディスプレーサ14を、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結することができる。   On the other hand, in the present embodiment, as shown in FIG. 5A, for example, a spherical bearing is used as the coupling mechanism 50, so that the second stage displacer 14 is replaced with the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh). In addition, the second stage displacer 14 can be coupled to be rotatable about the central axis.

第2段目シリンダ12を水平に配置する場合には、第2段目ディスプレーサ14の自重により第2段目ディスプレーサ14の外周面が第2段目シリンダ12の内周面に接触する。しかし、第2段目ディスプレーサ14が回転するため、第2段目ディスプレーサ14の外周面の同一の部分が第2段目シリンダ12の内周面に接触することがない。すなわち、第2段目ディスプレーサ14の外周面のうち、第2段目シリンダ12の内周面に接触する部分が分散する。従って、第2段目ディスプレーサ14の外周面が第2段目シリンダ12の内周面に接触している状態で長時間GM冷凍機を運転しても、図5(b)に示すように、接触部分が分散するため、第2段目ディスプレーサ14の外周面が偏磨耗することを防止できる。   When the second stage cylinder 12 is arranged horizontally, the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 comes into contact with the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 by the weight of the second stage displacer 14. However, since the second stage displacer 14 rotates, the same portion of the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 does not contact the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12. That is, the portion of the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 that contacts the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 is dispersed. Therefore, even if the GM refrigerator is operated for a long time with the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 in contact with the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12, as shown in FIG. Since the contact portions are dispersed, it is possible to prevent the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 from being unevenly worn.

また、第2段目シリンダ12を鉛直方向に対して傾けて配置する場合、及び第2段目シリンダ12を鉛直に配置する場合にも、第2段目ディスプレーサ14の外周面の同一の部分が第2段目シリンダ12の内周面に接触することを防止できる。そして、第2段目ディスプレーサ14の外周面が偏磨耗することを防止できる。   In addition, when the second stage cylinder 12 is tilted with respect to the vertical direction and when the second stage cylinder 12 is disposed vertically, the same portion of the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 is Contact with the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 can be prevented. And it can prevent that the outer peripheral surface of the 2nd step | level displacer 14 wears unevenly.

また、球面ベアリングを用いるときは、第2段目ディスプレーサ14の中心軸の第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に対する傾きを許容することができる。このため、製造時の寸法公差等により第2段目シリンダ12の中心軸が第1段目シリンダ11に対して微小に傾いていた場合でも、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を第2段目シリンダ12の中心軸と平行に保持することができ、第2段目ディスプレーサ14の外周面が偏磨耗することを防止できる。   Further, when the spherical bearing is used, the inclination of the central axis of the second stage displacer 14 with respect to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) can be allowed. Therefore, even if the central axis of the second stage cylinder 12 is slightly tilted with respect to the first stage cylinder 11 due to dimensional tolerance at the time of manufacture, the central axis of the second stage displacer 14 is set to the second stage. It can hold | maintain in parallel with the center axis | shaft of the eye cylinder 12, and it can prevent that the outer peripheral surface of the 2nd stage displacer 14 wears unevenly.

ただし、第2段目シリンダ12の中心軸の第1段目シリンダ11に対する傾きが極めて小さい場合等には、第2段目ディスプレーサ14は、第2段目ディスプレーサ14の中心軸の第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に対する傾きを許容するように連結されていなくてもよい。   However, when the inclination of the center axis of the second stage cylinder 12 with respect to the first stage cylinder 11 is extremely small, the second stage displacer 14 is connected to the first stage of the center axis of the second stage displacer 14. It does not need to be connected so as to allow inclination with respect to the displacer 13 (that is, the drive shaft Sh).

また、筒状部材40が、円筒状のステンレス管の表面に、例えば布入りフェノールよりなる耐磨耗性樹脂がコーティングされたものであるときは、第2段目ディスプレーサ14の偏磨耗を更に防止することができる。   Further, when the cylindrical member 40 is formed by coating the surface of a cylindrical stainless steel tube with a wear-resistant resin made of, for example, cloth-containing phenol, it further prevents uneven wear of the second stage displacer 14. can do.

また、本実施の形態では、第2段目ディスプレーサ14の外周面に前述したらせん溝47を形成してもよい。らせん溝47が形成された第2段目ディスプレーサ14が、駆動軸Shにより往復駆動されると、その往復動に伴ってらせん溝47に微少量の冷媒ガスが出入りする。そして、らせん溝47中の冷媒ガスの流れに伴う回転駆動力が第2段目ディスプレーサ14に与えられるため、第2段目ディスプレーサ14は、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として自動的に回転駆動される。これにより、第2段目ディスプレーサ14の偏磨耗を更に防止することができる。
(第1の実施の形態の第1の変形例)
次に、図7を参照し、第1の実施の形態の第1の変形例に係るGM冷凍機について説明する。本変形例に係るGM冷凍機では、第2段目ディスプレーサ14と第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)とを連結する連結機構が、第1の連結機構51と第2の連結機構52とにより構成されている。
In the present embodiment, the spiral groove 47 may be formed on the outer peripheral surface of the second stage displacer 14. When the second stage displacer 14 in which the spiral groove 47 is formed is reciprocated by the drive shaft Sh, a very small amount of refrigerant gas enters and exits the spiral groove 47 along with the reciprocation. Then, since the rotational driving force accompanying the flow of the refrigerant gas in the spiral groove 47 is applied to the second stage displacer 14, the second stage displacer 14 is automatically centered on the central axis of the second stage displacer 14. Is driven to rotate. Thereby, uneven wear of the second stage displacer 14 can be further prevented.
(First modification of the first embodiment)
Next, with reference to FIG. 7, the GM refrigerator which concerns on the 1st modification of 1st Embodiment is demonstrated. In the GM refrigerator according to the present modification, the connection mechanism that connects the second stage displacer 14 and the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) is the first connection mechanism 51 and the second connection mechanism 52. It is comprised by.

本変形例に係るGM冷凍機も、連結機構以外の部分は、第1の実施の形態に係るGM冷凍機と同様である。従って、本変形例では、連結機構以外の部分についての説明を省略する。   The GM refrigerator according to this modification is the same as the GM refrigerator according to the first embodiment except for the coupling mechanism. Therefore, in this modification, description about parts other than a connection mechanism is abbreviate | omitted.

図7は、本変形例に係るGM冷凍機における第2段目ディスプレーサ14の構成を、第2段目シリンダ12とともに示す概略断面図である。   FIG. 7 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the second stage displacer 14 together with the second stage cylinder 12 in the GM refrigerator according to this modification.

本変形例では、第1段目ディスプレーサ13側から第2段目ディスプレーサ14側に向かって順に、第1の連結機構51と第2の連結機構52が直列に連結されている。   In this modification, the first connection mechanism 51 and the second connection mechanism 52 are connected in series in order from the first stage displacer 13 side to the second stage displacer 14 side.

第1の連結機構51は、第2段目ディスプレーサ14を、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として回転可能に連結するものである。   The first coupling mechanism 51 couples the second stage displacer 14 to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) so as to be rotatable about the central axis of the second stage displacer 14. .

このような、中心軸を中心として回転可能に連結するための第1の連結機構51として、例えば内輪51aと外輪51bとを有し、内輪51aの外周面と外輪51bの内周面とが接合されているベアリングを用いることができる。 As such a first connecting mechanism 51 for connecting rotatably about the central axis, for example, it has an inner ring 51a and an outer ring 51b, and the outer peripheral surface of the inner ring 51a and the inner peripheral surface of the outer ring 51b are joined. it can be used bearings being.

第2の連結機構52は、第2段目ディスプレーサ14を、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に、第2段目ディスプレーサ14の中心軸の第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に対する傾きを許容するように連結するものである。   The second coupling mechanism 52 is configured such that the second stage displacer 14 is connected to the first stage displacer 13 (that is, the driving shaft Sh), and the first stage displacer 13 (that is, the driving shaft) that is the central axis of the second stage displacer 14. It connects so that the inclination with respect to Sh) may be accept | permitted.

このような、中心軸の傾きを許容するように連結するための第2の連結機構52として、例えば自在継手(ユニバーサルジョイント)を用いることができる。 As such a second connecting mechanism 52 for connecting to permit the inclination of the central axis, it can be used, for example universal joints (universal joints).

第1の連結機構51と第2の連結機構52とを組み合わせて用いることにより、中心軸を中心とする回転と中心軸の傾きを、それぞれ簡易な連結機構により実現することができる。そのため、GM冷凍機の製造コストを低減することができる。   By using the first coupling mechanism 51 and the second coupling mechanism 52 in combination, rotation about the central axis and inclination of the central axis can be realized by simple coupling mechanisms, respectively. Therefore, the manufacturing cost of the GM refrigerator can be reduced.

本変形例でも、第2段目ディスプレーサ14は、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として自由に回転できるため、第2段目ディスプレーサ14の偏磨耗を防止できる。   Also in this modified example, the second stage displacer 14 can freely rotate about the central axis of the second stage displacer 14, and therefore, uneven wear of the second stage displacer 14 can be prevented.

また、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に対する第2段目ディスプレーサ14の中心軸の傾きを許容できるため、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を第2段目シリンダ12の中心軸と平行に保持することができる。これにより、寸法公差等に起因する第2段目ディスプレーサ14の偏磨耗を防止できる。
(第1の実施の形態の第2の変形例)
次に、図8を参照し、第1の実施の形態の第2の変形例に係るGM冷凍機について説明する。本変形例に係るGM冷凍機では、第2段目ディスプレーサ14の外周面及び第2段目シリンダ12の内周面のいずれにもらせん溝が形成されていない。
Further, since the inclination of the center axis of the second stage displacer 14 with respect to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) can be allowed, the center axis of the second stage displacer 14 is set to the center axis of the second stage cylinder 12. Can be held in parallel. Thereby, uneven wear of the second stage displacer 14 due to dimensional tolerances or the like can be prevented.
(Second modification of the first embodiment)
Next, with reference to FIG. 8, the GM refrigerator which concerns on the 2nd modification of 1st Embodiment is demonstrated. In the GM refrigerator according to this modification, no spiral groove is formed on either the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 or the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12.

本変形例に係るGM冷凍機も、第2段目ディスプレーサ14の外周面及び第2段目シリンダ12の内周面以外の部分は、第1の実施の形態に係るGM冷凍機と同様である。従って、本変形例では、第2段目ディスプレーサ14の外周面及び第2段目シリンダ12の内周面以外の部分についての説明を省略する。   The GM refrigerator according to this modification is the same as the GM refrigerator according to the first embodiment except for the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12. . Therefore, in this modification, description about parts other than the outer peripheral surface of the second stage displacer 14 and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 is omitted.

図8は、本変形例に係るGM冷凍機における第2段目ディスプレーサ14の構成を、第2段目シリンダ12とともに示す概略断面図である。   FIG. 8 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the second stage displacer 14 together with the second stage cylinder 12 in the GM refrigerator according to this modification.

本変形例では、筒状部材40の外周面にらせん溝が形成されていない。また、第2段目シリンダ12の内周面にもらせん溝が形成されていない。筒状部材40の外周面と第2段目シリンダ12の内周面との間の隙間D21は、第2段目ディスプレーサ14を安定に往復駆動するために0.01mm以上であることが好ましい。また、隙間D21を通って冷媒ガスが軸方向に直線的に流れることを防止するために、0.03mm以下であることが好ましい。   In this modification, no spiral groove is formed on the outer peripheral surface of the tubular member 40. Further, no spiral groove is formed on the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12. The gap D21 between the outer peripheral surface of the tubular member 40 and the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12 is preferably 0.01 mm or more in order to stably drive the second stage displacer 14 back and forth. In order to prevent the refrigerant gas from flowing linearly in the axial direction through the gap D21, it is preferably 0.03 mm or less.

本変形例では、筒状部材40の外周面及び第2段目シリンダ12の内周面のいずれにもらせん溝を形成しないが、隙間D21を調整することにより、第2段目ディスプレーサ14と第2段目シリンダ12との隙間D21を通って冷媒ガスが漏れることを防止することができる。その結果、第2段目ディスプレーサ14と第2段目シリンダ12との隙間D21にシールリングを収容する必要がないため、筒状部材40の側壁の厚さを薄くすることができ、中空空間24の体積を増大できるため、収容する蓄冷材を増やすことができ、冷凍能力を増大させることができる。また、シールリングを不要にするため、部品点数が低減し、組み立て工程が簡単化するとともに製造コストを低減することが可能になる。   In this modification, no spiral groove is formed on either the outer peripheral surface of the cylindrical member 40 or the inner peripheral surface of the second stage cylinder 12, but the second stage displacer 14 and the second stage displacer 14 are adjusted by adjusting the gap D21. It is possible to prevent the refrigerant gas from leaking through the gap D21 with the second stage cylinder 12. As a result, since it is not necessary to accommodate the seal ring in the gap D21 between the second stage displacer 14 and the second stage cylinder 12, the thickness of the side wall of the cylindrical member 40 can be reduced, and the hollow space 24 can be reduced. Since the volume of can be increased, the cold storage material to be accommodated can be increased, and the refrigerating capacity can be increased. Further, since the seal ring is not required, the number of parts is reduced, the assembly process is simplified, and the manufacturing cost can be reduced.

本変形例でも、第2段目ディスプレーサ14は、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を中心として自由に回転できるため、第2段目ディスプレーサ14の偏磨耗を防止できる。   Also in this modified example, the second stage displacer 14 can freely rotate about the central axis of the second stage displacer 14, and therefore, uneven wear of the second stage displacer 14 can be prevented.

また、第1段目ディスプレーサ13(すなわち駆動軸Sh)に対する第2段目ディスプレーサ14の中心軸の傾きを許容できるため、第2段目ディスプレーサ14の中心軸を第2段目シリンダ12の中心軸と平行に保持することができる。これにより、寸法公差等に起因する第2段目ディスプレーサ14の偏磨耗を防止できる。
(第2の実施の形態)
次に、図9を参照し、第2の実施の形態に係るGM冷凍機について説明する。本実施の形態に係るGM冷凍機では、第1段目ディスプレーサ13と駆動軸Shとを連結する第3の連結機構53が設けられている。
Further, since the inclination of the center axis of the second stage displacer 14 with respect to the first stage displacer 13 (that is, the drive shaft Sh) can be allowed, the center axis of the second stage displacer 14 is set to the center axis of the second stage cylinder 12. Can be held in parallel. Thereby, uneven wear of the second stage displacer 14 due to dimensional tolerances or the like can be prevented.
(Second Embodiment)
Next, with reference to FIG. 9, the GM refrigerator which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. In the GM refrigerator according to the present embodiment, a third connection mechanism 53 that connects the first-stage displacer 13 and the drive shaft Sh is provided.

本実施の形態に係るGM冷凍機は、第3の連結機構53以外の部分は、第1の実施の形態に係るGM冷凍機と同様に構成することができる。従って、本実施の形態では、第3の連結機構53以外の部分についての説明を省略する。   The GM refrigerator according to the present embodiment can be configured in the same manner as the GM refrigerator according to the first embodiment, except for the third coupling mechanism 53. Therefore, in the present embodiment, description of parts other than the third coupling mechanism 53 is omitted.

図9は、本実施の形態に係るGM冷凍機における第1段目ディスプレーサ13の構成を、第1段目シリンダ11とともに示す概略断面図である。   FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing the configuration of the first stage displacer 13 together with the first stage cylinder 11 in the GM refrigerator according to the present embodiment.

第1段目ディスプレーサ13は、第3の連結機構53を介し、駆動軸Shに、第1段目ディスプレーサ13の中心軸を中心として回転可能に連結されるものである。   The first stage displacer 13 is coupled to the drive shaft Sh via the third coupling mechanism 53 so as to be rotatable about the central axis of the first stage displacer 13.

また、本実施の形態では、第1段目ディスプレーサ13が、駆動軸Shに、第1段目ディスプレーサ13の中心軸を中心として回転可能に連結されるとともに、第1段目ディスプレーサ13の中心軸の駆動軸Shに対する傾きを許容するように連結されていることが好ましい。   Further, in the present embodiment, the first stage displacer 13 is coupled to the drive shaft Sh so as to be rotatable about the central axis of the first stage displacer 13 and the central axis of the first stage displacer 13. It is preferable that they are connected so as to allow inclination with respect to the drive shaft Sh.

このような、中心軸を中心として回転可能で、かつ、中心軸の傾きを許容するように連結するための第3の連結機構53として、例えば互いに球面接合する内輪53a及び外輪53bを有する球面ベアリングを用いることができる。球面ベアリング53を用いることにより、中心軸を中心とする回転と中心軸の傾きを、一つのベアリング機構によって実現することができる。そのため、GM冷凍機における往復駆動される部分を小型化、軽量化することができる。 As such a third coupling mechanism 53 that can be rotated about the central axis and that allows the inclination of the central axis to be allowed, a spherical bearing having an inner ring 53a and an outer ring 53b that are spherically connected to each other, for example. it can be used immediately. By using the spherical bearing 53, rotation around the central axis and inclination of the central axis can be realized by one bearing mechanism. Therefore, the part reciprocally driven in the GM refrigerator can be reduced in size and weight.

本実施の形態でも、第1段目ディスプレーサ13は、第1段目ディスプレーサ13の中心軸を中心として自由に回転できるため、第1段目ディスプレーサ13の偏磨耗を防止できる。   Also in the present embodiment, the first stage displacer 13 can freely rotate about the central axis of the first stage displacer 13, so that uneven wear of the first stage displacer 13 can be prevented.

また、駆動軸Shに対する第1段目ディスプレーサ13の中心軸の傾きを許容できるため、第1段目ディスプレーサ13の中心軸を第1段目シリンダ11の中心軸と平行に保持することができる。これにより、寸法公差等に起因する第1段目ディスプレーサ13の偏磨耗を防止できる。   Further, since the inclination of the center axis of the first stage displacer 13 with respect to the drive shaft Sh can be allowed, the center axis of the first stage displacer 13 can be held in parallel with the center axis of the first stage cylinder 11. Thereby, uneven wear of the first stage displacer 13 due to dimensional tolerances or the like can be prevented.

以上、本発明の好ましい実施の形態について記述したが、本発明はかかる特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。   The preferred embodiments of the present invention have been described above, but the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Can be modified or changed.

10 圧縮機
11 第1段目シリンダ
12 第2段目シリンダ
13 第1段目ディスプレーサ
14 第2段目ディスプレーサ
15 クランク機構
16 冷媒ガス流路
17、18 蓄冷材
19、20 ヒートステーション
21、22 膨張空間
23、24 中空空間(冷媒ガス流路)
30、40 筒状部材
31 フランジ
32、34、46 開口
33、41 蓋部材
35、47、47a らせん溝
50〜53 連結機構
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Compressor 11 1st stage cylinder 12 2nd stage cylinder 13 1st stage displacer 14 2nd stage displacer 15 Crank mechanism 16 Refrigerant gas flow path 17, 18 Cool storage material 19, 20 Heat station 21, 22 Expansion space 23, 24 Hollow space (refrigerant gas flow path)
30, 40 Tubular member 31 Flange 32, 34, 46 Opening 33, 41 Lid member 35, 47, 47a Spiral groove 50-53 Connection mechanism

Claims (4)

シリンダと、
前記シリンダ内に、前記シリンダに沿って往復動可能に設けられ、前記シリンダ内の一端に膨張空間を形成するとともに、内部に、前記膨張空間に冷媒ガスを供給及び排出するための冷媒ガス流路が形成されている、円筒形状のディスプレーサと、
前記ディスプレーサを往復駆動する駆動軸と、
前記冷媒ガス流路内に収容されており、前記駆動軸により前記ディスプレーサを前記シリンダに沿って往復動させる際に、前記膨張空間に供給した冷媒ガスを膨張させることによって発生した冷熱を蓄冷する蓄冷材と
を有し、
前記ディスプレーサは、前記駆動軸に、前記ディスプレーサの中心軸を中心として回転可能に連結されている、蓄冷器式冷凍機。
A cylinder,
A refrigerant gas flow path provided in the cylinder so as to be capable of reciprocating along the cylinder, forming an expansion space at one end of the cylinder, and supplying and discharging a refrigerant gas into the expansion space inside. A cylindrical displacer formed with
A drive shaft for reciprocating the displacer;
Cold storage stored in the refrigerant gas flow path for storing cold heat generated by expanding the refrigerant gas supplied to the expansion space when the displacer is reciprocated along the cylinder by the drive shaft. With materials,
The displacer is a regenerator-type refrigerator that is connected to the drive shaft so as to be rotatable about a central axis of the displacer.
前記ディスプレーサは、前記駆動軸に、前記ディスプレーサの中心軸を中心として回転可能に連結されるとともに、前記ディスプレーサの中心軸の前記駆動軸に対する傾きを許容するように連結されている、請求項1に記載の蓄冷器式冷凍機。   The displacer is coupled to the drive shaft so as to be rotatable about a central axis of the displacer, and is coupled to allow an inclination of the central axis of the displacer with respect to the drive shaft. The regenerator type refrigerator described. 前記ディスプレーサは、前記駆動軸に、球面ベアリングを介して連結されている、請求項2に記載の蓄冷器式冷凍機。   The regenerator type refrigerator according to claim 2, wherein the displacer is connected to the drive shaft via a spherical bearing. 前記ディスプレーサの外周面又は前記シリンダの内周面にらせん溝が形成されている、請求項1から請求項3のいずれかに記載の蓄冷器式冷凍機。   The regenerator type refrigerator according to any one of claims 1 to 3, wherein a helical groove is formed on an outer peripheral surface of the displacer or an inner peripheral surface of the cylinder.
JP2010221914A 2010-09-30 2010-09-30 Regenerator type refrigerator Active JP5541795B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010221914A JP5541795B2 (en) 2010-09-30 2010-09-30 Regenerator type refrigerator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010221914A JP5541795B2 (en) 2010-09-30 2010-09-30 Regenerator type refrigerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012077966A JP2012077966A (en) 2012-04-19
JP5541795B2 true JP5541795B2 (en) 2014-07-09

Family

ID=46238431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010221914A Active JP5541795B2 (en) 2010-09-30 2010-09-30 Regenerator type refrigerator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5541795B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6161879B2 (en) * 2012-07-27 2017-07-12 住友重機械工業株式会社 Cryogenic refrigerator
JP7277166B2 (en) * 2019-02-19 2023-05-18 住友重機械工業株式会社 Displacer assembly and cryogenic refrigerator

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4471625A (en) * 1982-12-07 1984-09-18 Kabushiki Kaisha Suzuki Shokan Gas cycle refrigerator
JPS6396453A (en) * 1986-10-13 1988-04-27 三菱重工業株式会社 Bearing device in expansion turbine
JP3029341B2 (en) * 1992-05-12 2000-04-04 株式会社東芝 Cryogenic refrigerator
JP2726789B2 (en) * 1992-11-20 1998-03-11 三菱電機株式会社 Cool storage refrigerator
JP2716922B2 (en) * 1993-03-09 1998-02-18 住友重機械工業株式会社 Stirling cooler compressor
JP3417654B2 (en) * 1993-05-11 2003-06-16 株式会社東芝 Cryogenic refrigerator
JP2659684B2 (en) * 1994-05-31 1997-09-30 住友重機械工業株式会社 Regenerator refrigerator
JP2007205679A (en) * 2006-02-03 2007-08-16 Sumitomo Heavy Ind Ltd Cold-accumulator type refrigerator
JP4996867B2 (en) * 2006-03-20 2012-08-08 日立アプライアンス株式会社 Hermetic compressor, refrigeration system and refrigerator

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012077966A (en) 2012-04-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20100229572A1 (en) Regenerative refrigerator
TWI473956B (en) Cooler type freezer
JP2659684B2 (en) Regenerator refrigerator
JP2780928B2 (en) Low-temperature device using regenerator refrigerator and cooling method
JPWO2011129317A1 (en) Cryogenic refrigerator
JP5877543B2 (en) Displacer, manufacturing method thereof, and regenerator type refrigerator
JP5541795B2 (en) Regenerator type refrigerator
KR101333054B1 (en) Cryogenic refrigerator
JP2011027272A (en) Partition member, cold storage device, and cold storage device type refrigerator
JP3962353B2 (en) A superconducting magnet equipped with a regenerator and a regenerator
JP2007205608A (en) Cold accumulator type refrigerating machine
JP6376793B2 (en) Regenerator type refrigerator
JP3588644B2 (en) Regenerator refrigerator
JP6161879B2 (en) Cryogenic refrigerator
JP5507481B2 (en) Regenerator type refrigerator
JP3588647B2 (en) Regenerator and refrigerator
JP2003314918A (en) Very low temperature refrigerator
JP2012087970A (en) Cold storage refrigerator
JPH0452468A (en) Cryogenic refrigerator
JP2760928B2 (en) Regenerator refrigerator
JP2003028526A (en) Cool storage unit and refrigerating machine
US20120011858A1 (en) Displacer valve for cryogenic refrigerator
JPH11257771A (en) Cold storage refrigerator
JP2004239564A (en) Displacer
JP2004233004A (en) Cold storage unit

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20121116

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131024

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131112

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20131205

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20140109

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140430

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140501

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5541795

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150