JPH01147263A - Refrigerator - Google Patents

Refrigerator

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Publication number
JPH01147263A
JPH01147263A JP30391287A JP30391287A JPH01147263A JP H01147263 A JPH01147263 A JP H01147263A JP 30391287 A JP30391287 A JP 30391287A JP 30391287 A JP30391287 A JP 30391287A JP H01147263 A JPH01147263 A JP H01147263A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
displacer
cylinder
piston
magnet
chamber
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.)
Pending
Application number
JP30391287A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keiichiro Kaneko
金子 啓一郎
Hiroyuki Kiyota
清田 浩之
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.)
Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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 Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
Priority to JP30391287A priority Critical patent/JPH01147263A/en
Publication of JPH01147263A publication Critical patent/JPH01147263A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE: To judge instantly a cause of poor performance by checking whether a movement of a displacer is appropriate when an abnormality occurs in the performance of a refrigerating machine. CONSTITUTION: A magnet 26 installed on an end section of a control piston 24 is integrated with a displacer 15. Thus, it is possible to know a position and a movement of the displacer 15 by providing a magnetic sensor 27 on the outside of a control room 23. Namely, magnetism generated by the magnet 26 is strong when the displacer is positioned on the side of a high temperature room 17, and magnetism generated by the magnet 26 is weak when the displacer 15 is positioned on the side of a low temperature room. By detecting the intensity of the magnetism by the magnetic sensor 27, the position and the movement of the displacer 15 are detected.

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は例えば赤外線検出素子や超電導体を極低温に
冷却するスターリング冷凍機に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to a Stirling refrigerator that cools, for example, an infrared detection element or a superconductor to an extremely low temperature.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

第2図に従来のスターリング冷凍機の構成例を示す。図
に示したスターリング冷凍機はスプリット式スターリン
グ冷凍機と呼ばれるもので、スターリング冷凍機の代表
的−例である。
FIG. 2 shows an example of the configuration of a conventional Stirling refrigerator. The Stirling refrigerator shown in the figure is called a split type Stirling refrigerator, and is a typical example of a Stirling refrigerator.

第2図において、スプリット式スターリング冷凍機は大
きく分けて(1)の圧縮機と(2)のコールドフィンガ
とこれらを結ぶ連結管(3)より構成される。
In FIG. 2, the split type Stirling refrigerator is roughly divided into (1) a compressor, (2) cold fingers, and a connecting pipe (3) that connects them.

前記圧縮機(1)はシリンダ(4)とピストン(5)を
備え。
The compressor (1) includes a cylinder (4) and a piston (5).

前記ピストン(5)は連接棒(6)とクランク(7)ヲ
介して図には示されていないが電動機によって駆動され
て前記シリンダ(4)内部を往復運動する構造となって
いる。前記シリンダ(4)の上部にはシリンダヘッド(
8)がとシつけられ、前記シリンダ(4)、前記ピスト
ン(51および前記シリンダヘッド(8)で仕切られた
内部空間を圧縮室(9)と呼ぶ。前記クランク(7)等
の前記ピストン(5)を駆動する機構部材は叫のハウジ
ング(10)内に収められ、前記ピストン(5)ニよっ
て前記圧縮室(9)と仕切られた前記ハウジング(10
1内の空間をバルク室圓と呼ぶ。前記シリンダ(4)、
前記シリンダヘッド(8)および前記ハウジング(10
) if:互いに外部との気密性を保つように接合され
、内部の前記圧縮室(9)や前記バルク室圓には例えば
ヘリウム。
Although not shown in the drawings, the piston (5) is driven by an electric motor to reciprocate inside the cylinder (4) via a connecting rod (6) and a crank (7). A cylinder head (
The internal space partitioned by the cylinder (4), the piston (51 and the cylinder head (8)) is called a compression chamber (9). 5) is housed in a housing (10), and the housing (10) is partitioned from the compression chamber (9) by the piston (5).
The space within 1 is called the bulk chamber circle. the cylinder (4);
The cylinder head (8) and the housing (10
) if: They are joined to each other so as to maintain airtightness with the outside, and the compression chamber (9) and the bulk chamber circle inside are filled with, for example, helium.

水素などの高圧の作動ガスが封入されている。前記ピス
トン(5)の側面には、前記シリンダ(4)との間のす
きまを作動ガスが通過しないようにピストンリング(1
2)が装着されている。また、前記シリンダ(4)の外
面には外部への放熱性を高めるためのフィン(13)が
設けられている。以上が圧縮機(υの構成である。一方
前記コールドフィンガ(2)は円筒状の低温シリンダ圓
ヲ有し、前記低温シリンダo硅辻摺動自在に往復するデ
ィスプレーサa51’を有している。
It is filled with high-pressure working gas such as hydrogen. A piston ring (1) is provided on the side surface of the piston (5) to prevent working gas from passing through the gap between the piston (5) and the cylinder (4).
2) is installed. Furthermore, fins (13) are provided on the outer surface of the cylinder (4) to enhance heat dissipation to the outside. The above is the configuration of the compressor (υ). On the other hand, the cold finger (2) has a cylindrical low-temperature cylinder ring, and has a displacer a51' that reciprocates slidably around the low-temperature cylinder.

前記低温シリンダ圓内部の空間は前記ディスプレーサα
51#Lよって2分割されており、前記ディスプレーサ
(151より上方の空間を低温室a6)、下方の空間を
高温室aηと呼ぶ。前記ディスプレーサQ51内部には
再生器α印とガス通過孔α0が設けられ、前記低温室1
6)と前記高温室α71U前記再生器叫と前記ガス通過
孔α9)ヲ介して端通しており、前記再生器(1印内に
は例えば銅の金網などの蓄冷材(20)が充てんされて
いる。前記低温シリンダ圓と前記ディスプレーサ(15
1のすきまを作動ガスが通過しないように、前記ディス
プレーサの側部にはシールリング(211がはめ込まれ
ている。前記コールドフィンガ(21の下部には制御シ
リンダにと制御室(ハ)が設けられ、前記ディスプレー
サ(15)の下端にとりつけられている(財)の制御ピ
ストンは前記高温室aηと前記制御シリンダ(221’
i通抜は前記制御室匈)に突出している。前記制御シリ
ンダ□□□と前記制御ピストン(財)のすきまを作動ガ
スが通過しないように前記制御シリンダにはシールリン
グ価)が取付けられている。上記したコールドフィンガ
(2)の各室は前記圧縮機(υと同様に例えばヘリウム
、水素などの高圧の作動ガスが封入されている。以上が
コールドフィンガ(2)の構成であり、前記圧縮機(1
)の圧縮室(9)と前記コールドフィンガ(2)の高温
室(17)は前記連結管(3)を介して連通している。
The space inside the low temperature cylinder circle is the displacer α
The space above the displacer (151 is called a low temperature room a6) and the space below is called a high temperature room aη. A regenerator α mark and a gas passage hole α0 are provided inside the displacer Q51, and the low temperature chamber 1
6), the high temperature chamber α71U, the regenerator, and the gas passage hole α9). The low temperature cylinder circle and the displacer (15
A seal ring (211) is fitted into the side of the displacer so that the working gas does not pass through the gap 1. A control chamber (c) is provided at the bottom of the cold finger (21) for the control cylinder. , the control piston attached to the lower end of the displacer (15) connects the high temperature chamber aη and the control cylinder (221').
The through hole protrudes into the control room. A seal ring is attached to the control cylinder to prevent working gas from passing through the gap between the control cylinder and the control piston. Each chamber of the cold finger (2) described above is filled with a high-pressure working gas such as helium or hydrogen, similar to the compressor (υ).The above is the configuration of the cold finger (2), and the compressor (1
) and the high temperature chamber (17) of the cold finger (2) communicate with each other via the connecting pipe (3).

また、前記圧縮室(9)、前記連結管(3)内部の空間
、前記低温室+161 、前記高温室aη、前記再生器
αQおよび前記ガス通過孔α91I′i互いに連通して
おり、これらの室全体全総合して作動室(4)と呼ぶ。
Further, the compression chamber (9), the space inside the connecting pipe (3), the low temperature chamber +161, the high temperature chamber aη, the regenerator αQ, and the gas passage hole α91I′i communicate with each other, and these chambers The whole is collectively called the working chamber (4).

上記のように構成された従来の冷凍機の動作について説
明する。ピストン(5)ハシリング(4)の内部を往復
することによって、圧縮室(9)から低温室叫に至る作
動室□□□)のガス圧力に正弦状の波動を与える。一方
バルク室UU、 その容積がピストン(5)の行程容積
より充分に大きいため、内部のガス圧はピストン(5)
が往復運動をしてもあまり変化しない。
The operation of the conventional refrigerator configured as described above will be explained. By reciprocating inside the hash ring (4), the piston (5) gives a sinusoidal wave to the gas pressure in the working chamber (□□□) from the compression chamber (9) to the cold room. On the other hand, the volume of the bulk chamber UU is sufficiently larger than the stroke volume of the piston (5), so the internal gas pressure is lower than that of the piston (5).
Even if it makes a reciprocating motion, it does not change much.

コールドフィンガ(2)の制御シリンダ(社)にとりつ
けられたシールリング(25)は、前述の作動室(支)
)のガス −の圧力波動のように短い周期の圧力変化に
対してはほぼ完全に密封するが長時間的にみれば密封は
不完全であるので、制御室c!3)内のガス圧けほぼ作
動室(5))内のガス圧の平均値に保たれる。
The seal ring (25) attached to the control cylinder of the cold finger (2) is connected to the aforementioned working chamber (support).
) The control room c! 3) The gas pressure in the working chamber (5) is maintained at approximately the average value of the gas pressure in the working chamber (5).

第3図から第5図は従来装置の動作原理を冷凍サイクル
の順を追って説明するものである。
FIGS. 3 to 5 explain the operating principle of the conventional device in the order of the refrigeration cycle.

第3図に示したサイクルの一過程において、圧縮機(1
)のピストン(5)ハシリンダ(4)内の下方に位置し
、コールドフィンガ(2)のディスプレーサa5は低温
シリンダQ41の上方に位置している。第3図から第4
図に至る間にピストン(5)は上昇して作動室(支))
のガスを圧縮する。この圧縮によって発生する熱はシリ
ンダ(4)の外周のフィン(至)より外部に放出される
。第4図の時点において作動室(26)のガス圧力は制
御室(23)内のガス圧力よりも大きくなっており。
In one process of the cycle shown in Figure 3, the compressor (1
) The piston (5) of the cold finger (2) is located below in the cylinder (4), and the displacer a5 of the cold finger (2) is located above the low temperature cylinder Q41. Figures 3 to 4
While reaching the figure, the piston (5) rises and the working chamber (support)
compress the gas. The heat generated by this compression is released to the outside from the fins on the outer periphery of the cylinder (4). At the time of FIG. 4, the gas pressure in the working chamber (26) is greater than the gas pressure in the control chamber (23).

この差圧によって制御ピストン(財)に生ずる下向きの
力は、シールリング(社)および(ハ)の静摩擦力に打
ち勝ってディスプレーサα51を下方へと動かし始め。
The downward force generated on the control piston due to this differential pressure overcomes the static friction force of the seal ring and (c) and begins to move the displacer α51 downward.

第5図に示す様に低温シリンダ圓の下部へ移動さ(せる
。このディスプレーサαωの移動に伴って高温室0ηの
ガスは再生器18)を通って低温室Q61に移り。
As shown in FIG. 5, the gas in the high temperature chamber 0η is moved to the lower part of the low temperature cylinder circle. As the displacer αω moves, the gas in the high temperature chamber 0η passes through the regenerator 18) and moves to the low temperature chamber Q61.

このとき再生器ugIに充てんされている蓄冷材(イ)
は通過するガスから熱を吸収しガス全温度降下させる。
At this time, the regenerator ugI is filled with cold storage material (a)
absorbs heat from the passing gas and lowers the overall gas temperature.

第5図から第6図に至る過程で圧縮機(1)のピストン
(5)は下降し作動室□□□)のガスを膨張させ、この
膨張によって低温室(16)内のガスはさらに温度降下
し、コールドフィンガ上部の周囲から熱を吸収する。こ
の吸熱作用が冷凍機としての被冷除体を冷除する役割を
担う。作動室(支))ではガスの膨張により圧力が低下
するので、第6図の時点では作動室06)内より制御室
(23)内の方がガス圧力は犬きくなっている。この差
圧によって制御ピストン(財)に上向きにかかる力はシ
ールリング(211および(イ)の静摩擦力に打ち勝っ
て、ディスプレーサ05)全上方へと動かし始め、第3
図に示した様に低温シリンダa(イ)の上部へ移動させ
る。このディスプレーサQ粉の移動に伴って低温室(1
6)の低温ガスは再生器(11通過し、再生器α8)内
の蓄冷材(1)に冷熱を蓄えるとともにガス自身は温度
上昇しながら高温室aηへ流入する。以上の様なサイク
ルをくり返すことによって。
In the process from Fig. 5 to Fig. 6, the piston (5) of the compressor (1) descends and expands the gas in the working chamber (□□□), and this expansion causes the gas in the cold room (16) to further rise in temperature. It descends and absorbs heat from the surrounding area above the cold finger. This endothermic action plays a role in cooling the object to be cooled as a refrigerator. Since the pressure in the working chamber (support) decreases due to the expansion of the gas, the gas pressure is lower in the control chamber (23) than in the working chamber (06) at the time of FIG. The force applied upward to the control piston due to this differential pressure overcomes the static frictional force of the seal ring (211 and (a)) and begins to move the displacer 05 completely upward, causing the third
As shown in the figure, move it to the upper part of low temperature cylinder a (a). As this displacer Q powder moves, the cold room (1
The low-temperature gas (6) passes through the regenerator (11, and stores cold heat in the cold storage material (1) in the regenerator α8), and the gas itself flows into the high temperature room aη while increasing its temperature. By repeating the above cycle.

冷凍運転が行なわれる。Refrigeration operation is performed.

〔発明が解決しようとする問題点〕[Problem that the invention seeks to solve]

前記の様な従来装置には、以下に述べるような問題点が
あった。すなわち、ディスプレーサ(151は。
The conventional device as described above has the following problems. That is, the displacer (151).

駆動源と機械的連結がないため、ディスプレーサα5)
の位置あるいは冷凍機の運転中のディスプレーサ09の
動きを知ることはできない。問題は9例えばシールリン
グ(211や(支))の破損あるいは摩耗によってディ
スプレーサα9が適当な運動をしなくなり。
Since there is no mechanical connection with the drive source, the displacer α5)
It is not possible to know the position of the displacer 09 or the movement of the displacer 09 during operation of the refrigerator. The problem is that, for example, the displacer α9 does not move properly due to damage or wear of the seal ring (211 or (support)).

冷凍機が規定の性能を出さなくなったような場合。If the refrigerator no longer provides the specified performance.

性能が出なくなった原因をつきとめるすべがないという
ことである。
This means that there is no way to determine the cause of the lack of performance.

本発明はかかる問題を解決すべくなされたものであり、
ディスプレーサ(151が適当な運動をしているか否か
を知る手段を設けたものである。
The present invention has been made to solve such problems,
A means is provided for determining whether or not the displacer (151) is moving appropriately.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

本発明に係る冷凍機は、制御ピストン(至)の端部に、
ディスプレーサα9の位置を検出するためのマグネット
を取り付けたものである。
In the refrigerator according to the present invention, at the end of the control piston (to),
A magnet is attached to detect the position of the displacer α9.

〔作 用〕[For production]

本発明に係る冷凍機は、制御ピストン(財)の端部にマ
グネットを取り付けたことにより、デイスプレーザα5
)の運動や位置ヲ、コールドフィンガ(2)の外部に磁
気センサを取り付けることにより知ることができる。こ
の結果、冷凍機の性能に異常があった場合、ディスプレ
ーサ(15)の動きが適当かどうかを調べ、これに異常
があった場合、即座に性能不良の原因を判断することが
できる。
The refrigerator according to the present invention has a display laser α5 by attaching a magnet to the end of the control piston.
) can be known by attaching a magnetic sensor to the outside of the cold finger (2). As a result, if there is an abnormality in the performance of the refrigerator, it is checked whether the movement of the displacer (15) is appropriate, and if there is an abnormality in this, the cause of the poor performance can be immediately determined.

〔実施例〕〔Example〕

第1図は9本発明の一実施例を示すものである。 FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.

図において、冷凍機の各部は、制御ピストン(財)の端
部にマグネット(支))が取り付けられている点を除い
てすべて従来装置と同一である。
In the figure, all parts of the refrigerator are the same as the conventional device except that a magnet is attached to the end of the control piston.

本発明におけるマグネット(支))は、ディスプレーサ
(15)と一体である。このため、制御室(ハ)の外部
に磁気センサ@を設けることにより、ディスプレーサ0
5)の位置および運動を知ることができる。すなわち、
ディスプレーサが高温室αη側に位置する時はマグネッ
ト□□□)の発する磁気が強く、ディスプレーサ05)
が低温室側に位置する時はマグネット伽)の発する磁気
が弱い。この磁気の強弱を磁気センサ@により検出する
ことによりディスプレーサα5)の位置、運動を検出す
ることができる。
The magnet (support) in the present invention is integrated with the displacer (15). Therefore, by installing a magnetic sensor @ outside the control room (c), the displacer 0
5) The position and movement of the object can be known. That is,
When the displacer is located on the αη side of the high temperature room, the magnetism generated by the magnet □□□) is strong, and the displacer 05)
When the is located on the side of the cold room, the magnetism emitted by the magnet is weak. By detecting the strength of this magnetism with a magnetic sensor @, the position and movement of the displacer α5) can be detected.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、ディスプレーサa9の運
動を検知することができる。このことにより、冷凍機の
性能に異常が生じた場合、即座にディスプレーサα句の
運動が適当かどうかを判断することができ、冷凍機の性
能異常の原因を究明する作業を効率よく行うことができ
る。
As described above, according to the present invention, the movement of the displacer a9 can be detected. As a result, if an abnormality occurs in the performance of the refrigerator, it can be immediately determined whether the movement of the displacer α clause is appropriate, and the work to investigate the cause of the abnormality in the performance of the refrigerator can be carried out efficiently. can.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例を示す図、第2図から第6図
は従来の冷凍機を示す図である。 図において(1)は圧縮機、(2)はコールドフィンガ
。 (3)ハ連結管、 (151はディスプレーサ、(財)
は制御ピストン、@)はマグネット、@は磁気センサを
示す。 なお9図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示しである。
FIG. 1 is a diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 2 to 6 are diagrams showing a conventional refrigerator. In the figure, (1) is the compressor, and (2) is the cold finger. (3) C connecting pipe, (151 is displacer, Foundation)
indicates the control piston, @) indicates the magnet, and @ indicates the magnetic sensor. Note that the same or corresponding parts in FIG. 9 are designated by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 円筒状の内周面を有するシリンダと、前記シリンダが取
り付けられ、かつ内部に空間を有するハウジングと、前
記シリンダの一端面をふさぐシリンダヘッドと、前記シ
リンダの中を往復運動するピストンと、前記シリンダ、
前記シリンダヘッドおよび前記ピストンにより仕切られ
た圧縮室と、前記シリンダ、前記ハウジングおよび前記
ピストンにより仕切られたバルク室と、一端において外
部から吸熱を行なう低温シリンダと、前記低温シリンダ
内を往復運動するディスプレーサと、前記低温シリンダ
の一端と、前記ディスプレーサに仕切られ、冷凍を発生
する低温室と、前記低温シリンダの他端と前記ディスプ
レーサに仕切られた高温室と、前記ディスプレーサの高
温側の一端にあってガスの圧力差を受けて、これを前記
ディスプレーサへ駆動力として伝える制御ピストンと、
前記制御ピストンの端部に、前記ディスプレーサの位置
検出用のマグネットを持つことを特徴とする冷凍機。
A cylinder having a cylindrical inner peripheral surface, a housing to which the cylinder is attached and having a space inside, a cylinder head that closes one end surface of the cylinder, a piston that reciprocates in the cylinder, and the cylinder. ,
a compression chamber partitioned by the cylinder head and the piston; a bulk chamber partitioned by the cylinder, the housing, and the piston; a low-temperature cylinder that absorbs heat from the outside at one end; and a displacer that reciprocates within the low-temperature cylinder. a low temperature chamber partitioned by one end of the low temperature cylinder and the displacer to generate refrigeration; a high temperature chamber partitioned by the other end of the low temperature cylinder and the displacer; and one end of the high temperature side of the displacer. a control piston that receives a gas pressure difference and transmits it as a driving force to the displacer;
A refrigerator characterized in that a magnet for detecting the position of the displacer is provided at an end of the control piston.
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