JPH0363466A - 冷凍機 - Google Patents
冷凍機Info
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- JPH0363466A JPH0363466A JP19830089A JP19830089A JPH0363466A JP H0363466 A JPH0363466 A JP H0363466A JP 19830089 A JP19830089 A JP 19830089A JP 19830089 A JP19830089 A JP 19830089A JP H0363466 A JPH0363466 A JP H0363466A
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- 230000004907 flux Effects 0.000 claims 1
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Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2500/00—Problems to be solved
- F25B2500/13—Vibrations
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
この発明は２例えば赤外線検出素子を極低温（例えば７
７に前後）に冷却するスターリング冷凍機に関するもの
である。
７に前後）に冷却するスターリング冷凍機に関するもの
である。
第２図に従来のスターリング冷凍機の構成例を示す。
第２図において、スターリング冷凍機は大きく分けて圧
！ ８１ （１）とコールドフィンガ（２）とこれらを
結ぶ連結管（３）より構成される。前記圧縮機（１）は
シリンダ（４）とピストン（５）を備える。ピストン（
５）ばばね（１７）により位置決めされ、シリンダ（４
）内部を往復運動する構造となっている。
！ ８１ （１）とコールドフィンガ（２）とこれらを
結ぶ連結管（３）より構成される。前記圧縮機（１）は
シリンダ（４）とピストン（５）を備える。ピストン（
５）ばばね（１７）により位置決めされ、シリンダ（４
）内部を往復運動する構造となっている。
ピストン（５）には非磁性材料からなる軽量のスリーブ
（６）が連結され、スリーブ（６）には導電体を巻き付
けてコイル（７）を形成する。ピストン（５）、スリー
ブ（６）、コイル（７）からなる組立体を可動部（８）
と呼ぶ。
（６）が連結され、スリーブ（６）には導電体を巻き付
けてコイル（７）を形成する。ピストン（５）、スリー
ブ（６）、コイル（７）からなる組立体を可動部（８）
と呼ぶ。
コイル（７）はハウジング（９）の壁を通すリード線α
Ｏ及び（１１）に接続されており、これらのリード線は
ハウジング（９）の外側に電°気接点（１２）及び（１
３）を持つ。
Ｏ及び（１１）に接続されており、これらのリード線は
ハウジング（９）の外側に電°気接点（１２）及び（１
３）を持つ。
ハウジング（９）内には永久磁石（１４）及びヨーク（
］５）が設けられており、これらは閉磁気回路を構成し
ている。コイル（７）は永久磁石（１４）及びヨーク（
１５）からなる閉磁気回路に設けられた間隙（Ｉ６）内
でピストン（５）の軸線方向に往復運動できる構造にな
っている。Ｉｌｌ隙（１６）内にはフィル（７）の運動
方向を横切る半径方向に永久磁界が存在する。
］５）が設けられており、これらは閉磁気回路を構成し
ている。コイル（７）は永久磁石（１４）及びヨーク（
１５）からなる閉磁気回路に設けられた間隙（Ｉ６）内
でピストン（５）の軸線方向に往復運動できる構造にな
っている。Ｉｌｌ隙（１６）内にはフィル（７）の運動
方向を横切る半径方向に永久磁界が存在する。
シリンダ（４）、ピストン（５）で仕切られた内部空間
を圧縮室（！８）と呼ぶ。圧縮室（１８）には例えばヘ
リウムなどの高圧の作動ガスが封入されている。以上が
圧縮機（１）の構成である。
を圧縮室（！８）と呼ぶ。圧縮室（１８）には例えばヘ
リウムなどの高圧の作動ガスが封入されている。以上が
圧縮機（１）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（１９）を有し、低温シリンダ（１９）内を摺動自
在に往復するディスプレーサ（２０）を有している。
ンダ（１９）を有し、低温シリンダ（１９）内を摺動自
在に往復するディスプレーサ（２０）を有している。
低温シリンダ（１９）内部の空間はディスプレーサ（２
０）によって分割されており、ディスプレーサ（２０）
より上方の空間を低温室（２１）、下方の空間を高温室
（２２）と呼ぶ。ディスプレーサ（２０）内部には再生
１１１（２３）とガス通過孔（２４）が設けられ、低温
室（２１）と高温質（２２）は再生器（２３）とガス通
過孔（２４）を介して連通しており、再生器（２３）内
には例えば銅の金網などの蓄冷材（２５）が充填されて
いる。低温シリンダ（１９）とディスプレーサ（２０）
の隙間を作動ガスが通過しないようにディスプレーサ（
２０）の側部に（よンール（２６）が設けられている。
０）によって分割されており、ディスプレーサ（２０）
より上方の空間を低温室（２１）、下方の空間を高温室
（２２）と呼ぶ。ディスプレーサ（２０）内部には再生
１１１（２３）とガス通過孔（２４）が設けられ、低温
室（２１）と高温質（２２）は再生器（２３）とガス通
過孔（２４）を介して連通しており、再生器（２３）内
には例えば銅の金網などの蓄冷材（２５）が充填されて
いる。低温シリンダ（１９）とディスプレーサ（２０）
の隙間を作動ガスが通過しないようにディスプレーサ（
２０）の側部に（よンール（２６）が設けられている。
コールドフィンガ（２）の各室には圧ｍ機（１）と同様
に例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが封入されてい
る。
に例えばヘリウム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、圧縮機（
１１の圧縮室（１８）と前記コールドフッ「ンガ（２）
の高温室（２２）は、連結管（３）を介して連通してい
る。また。
１１の圧縮室（１８）と前記コールドフッ「ンガ（２）
の高温室（２２）は、連結管（３）を介して連通してい
る。また。
圧ｍ 機（１８） 、連Ｐｉ Ｗ（３１内ｍ ｔＤ 空
Ｂ −低Ｑ 室（２１） −高温室（２２）、再生器（
２３）及びガス通過孔（２４）は互いに連通しており、
これらの室全体を総合して作動室（２７）と呼ぶ。
Ｂ −低Ｑ 室（２１） −高温室（２２）、再生器（
２３）及びガス通過孔（２４）は互いに連通しており、
これらの室全体を総合して作動室（２７）と呼ぶ。
上記のように構成された従来の冷７ｆＲ機の動作につい
て説明する。
て説明する。
コイル（７１ＩＣ電９Ｆｆ、接点（１２）、 （１３）
及ヒ！Ｊ −１：線（１（１゜（１１）を介して交番電
流を印加すると、コイル（７）に（よ間隙（１６）中の
永久磁界との相互作用により軸方向にローレンツ力が働
く。その結果可動部（８）はピストン（ωの軸方向に往
復運動をする。ピストン（５）はシリンダ（４）の内部
を往復することによって、圧縮室（］８）から低温室（
２１）に至る作動室（２７）のガス圧力に正弦状の波動
を与える。この正弦状の圧力波動に伴うディスプレーサ
（２０）及び再生！ （２３）を通過するガスの流量変
化により、再生！ （２３）を含むディスプレーサ（２
０）はピストン（５）と同じ周波数かつ異なった位相で
コールドフィンガ（２）内を軸方向に往復する。
及ヒ！Ｊ −１：線（１（１゜（１１）を介して交番電
流を印加すると、コイル（７）に（よ間隙（１６）中の
永久磁界との相互作用により軸方向にローレンツ力が働
く。その結果可動部（８）はピストン（ωの軸方向に往
復運動をする。ピストン（５）はシリンダ（４）の内部
を往復することによって、圧縮室（］８）から低温室（
２１）に至る作動室（２７）のガス圧力に正弦状の波動
を与える。この正弦状の圧力波動に伴うディスプレーサ
（２０）及び再生！ （２３）を通過するガスの流量変
化により、再生！ （２３）を含むディスプレーサ（２
０）はピストン（５）と同じ周波数かつ異なった位相で
コールドフィンガ（２）内を軸方向に往復する。
ピストン（５）及びディスプレーサ（２０）が適当な位
相差を保って運動するとき２作動室（２７）に封入され
た作動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知の
熱学的サイクルを構成し、主として低温室（２１）に冷
熱を発生する。上記「逆スターリングサイクル」とその
冷熱発生の原理については２文献 ｒｃｒｙｏｅｏｏｌ
ｅｒｓ Ｊ （ＧＪａｌｋｅｒ、Ｉ’！ｅｎｕ＋
ｗ Ｐｒｅｓｓ。
相差を保って運動するとき２作動室（２７）に封入され
た作動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知の
熱学的サイクルを構成し、主として低温室（２１）に冷
熱を発生する。上記「逆スターリングサイクル」とその
冷熱発生の原理については２文献 ｒｃｒｙｏｅｏｏｌ
ｅｒｓ Ｊ （ＧＪａｌｋｅｒ、Ｉ’！ｅｎｕ＋
ｗ Ｐｒｅｓｓ。
Ｎｅｗ Ｙｏｒｌ、１９８３． ＰＰ １７７〜１２３
）に詳細に説明されている。以下に、その原理について
簡単に説明する。
）に詳細に説明されている。以下に、その原理について
簡単に説明する。
ピストン（５）により圧縮された圧縮室（１８）内のガ
スば連結管（３）を経て流れる間に圧縮熱が冷却され。
スば連結管（３）を経て流れる間に圧縮熱が冷却され。
高温室（２２）、再生器（２３） 、ガス通過孔（２４
）に流れ込む。作動ガスは、再生器（２３）では半サイ
クル前に蓄えられた冷熱により予冷され、低温室（２１
）内に入る。そして、大部分の作動ガスが低温室（２１
）内に入るとＬ！張が始まり、低温室（２１）内に冷熱
を発生する。作動ガスは２次に逆の順序で再生器（２３
）に冷熱を放出しながら流路を戻り圧縮室（１８）内に
入る。この時、コールドフィンガ（２）先端部から熱を
奪いその外部を冷却する。
）に流れ込む。作動ガスは、再生器（２３）では半サイ
クル前に蓄えられた冷熱により予冷され、低温室（２１
）内に入る。そして、大部分の作動ガスが低温室（２１
）内に入るとＬ！張が始まり、低温室（２１）内に冷熱
を発生する。作動ガスは２次に逆の順序で再生器（２３
）に冷熱を放出しながら流路を戻り圧縮室（１８）内に
入る。この時、コールドフィンガ（２）先端部から熱を
奪いその外部を冷却する。
このようにして、大部分の作動ガスが圧縮室（１８）内
に戻ると再び圧縮が始まり２次のサイクルに移動する。
に戻ると再び圧縮が始まり２次のサイクルに移動する。
以上のようなプロセスにより、上記「逆スターリングサ
イクル」が完成して冷熱が発生する。
イクル」が完成して冷熱が発生する。
前記のような従来の装置にＣよ以下に述べるような課題
があった。乙のような永久磁石とコイルによりピストン
を駆動する冷凍機においては、ビス！・ン、スリーブ、
コイルからなる可動部の往復運動のストロークは例えば
、電流、環境温度、負荷熱量等の条件によって変化する
。このため、従来の装置では冷凍機の作動条件によって
は、ピストンを駆動する力が過大となり、ストロータ景
が増加することにより可動部が例えばシリンダ、ハウジ
ング、永久磁石、ヨーク等の部材に衝突し、振動及び騒
音の発生、並びに部品の欠損あるいは破壊を引き起こす
ことがあった。
があった。乙のような永久磁石とコイルによりピストン
を駆動する冷凍機においては、ビス！・ン、スリーブ、
コイルからなる可動部の往復運動のストロークは例えば
、電流、環境温度、負荷熱量等の条件によって変化する
。このため、従来の装置では冷凍機の作動条件によって
は、ピストンを駆動する力が過大となり、ストロータ景
が増加することにより可動部が例えばシリンダ、ハウジ
ング、永久磁石、ヨーク等の部材に衝突し、振動及び騒
音の発生、並びに部品の欠損あるいは破壊を引き起こす
ことがあった。
この発明は、かかる課題を解決するためになされたもの
であり、可動部の衝突による振動、騒音の発生を防止す
るとともに２部品の欠損、破損を防止することを目的と
する。
であり、可動部の衝突による振動、騒音の発生を防止す
るとともに２部品の欠損、破損を防止することを目的と
する。
この発明に係る冷凍機は、可動部が衝突する可能性のあ
る例えばシリンダ、ハウジング、ヨークなどの部材に可
動部の往復運動のストロークを制限し、衝突時の衝撃を
緩衝するためのゴム製のストッパを取り付けたものであ
る。
る例えばシリンダ、ハウジング、ヨークなどの部材に可
動部の往復運動のストロークを制限し、衝突時の衝撃を
緩衝するためのゴム製のストッパを取り付けたものであ
る。
この発明にかかる冷凍機は、ゴム製のストッパによりピ
ストン、スリーブ、コイルからなる可動部の往復運動の
スＩ・ローフが制限されるため、ピストンあるいはコイ
ルが他の部材と直接に衝突することによる部品の欠損あ
るいは破壊を防ぐことができ、また、衝突による振動及
び騒音の発生も極めて少なくすることができる。
ストン、スリーブ、コイルからなる可動部の往復運動の
スＩ・ローフが制限されるため、ピストンあるいはコイ
ルが他の部材と直接に衝突することによる部品の欠損あ
るいは破壊を防ぐことができ、また、衝突による振動及
び騒音の発生も極めて少なくすることができる。
第１図は、この発明の一実施例を示す図である。
図中（１１〜（２７）は従来装置と全く同じものである
。
。
この発明（よ、ピストン（５１、スリーブ（８１、コイ
ル（７）からなる可動部（８）のストロークを制限し、
衝突時の衝撃を緩衝するゴム製のストッパ（２８）、
（２９）がシリンダ（４）とハウジング（９）に取り付
けられている。
ル（７）からなる可動部（８）のストロークを制限し、
衝突時の衝撃を緩衝するゴム製のストッパ（２８）、
（２９）がシリンダ（４）とハウジング（９）に取り付
けられている。
このため、ピストン（５）がコイルより過剰な力を与え
られても、上死点側ではピスト〉（５）はストッパ（２
８）に衝突してしまい、ピストン（５）とシリンダ（司
が直接衝突することはない。一方、下死点側では。
られても、上死点側ではピスト〉（５）はストッパ（２
８）に衝突してしまい、ピストン（５）とシリンダ（司
が直接衝突することはない。一方、下死点側では。
ピストン（５）はストッパ（２９）に衝突してしまい、
ピストン（５）又はコイル（７）とハウジング（９）が
直接衝突することはない。ピストン（５）とスＩ・ツバ
（２８）。
ピストン（５）又はコイル（７）とハウジング（９）が
直接衝突することはない。ピストン（５）とスＩ・ツバ
（２８）。
（２９）の衝突の際の衝撃は、ストッパ（２６）、 （
２９）がゴム製であるためその弾性でａＷＩされ、ピス
トン（５）及びシリンダ（４）が欠損あるいは破壊する
ことはなく、また、衝突の際に生じる振動及び騒音も小
さくなる。したがって、この発明による冷凍機では可動
部（８）とシリンダ（４）、ハウジング（９）、永久磁
石（１４）、ヨーク（１５）等の圧縮機内の他部材が直
接衝突することがないので２部品の欠損及び破壊を防ぎ
、振動及び騒音の発生を非常に小さくすることができる
。なお、上記実施例ではゴム製のストッパ（２８）、
（２９）がシリンダ（４）とハウジング（９）に取り付
けられているが、可動部（８）が直接衝突する可能性の
ある例えば、永久磁石（１４）、ヨーク（１５）等の圧
縮機内の他部材のいずれに取り付けられていても上記実
施例と全く同様の効果を奏する。また。
２９）がゴム製であるためその弾性でａＷＩされ、ピス
トン（５）及びシリンダ（４）が欠損あるいは破壊する
ことはなく、また、衝突の際に生じる振動及び騒音も小
さくなる。したがって、この発明による冷凍機では可動
部（８）とシリンダ（４）、ハウジング（９）、永久磁
石（１４）、ヨーク（１５）等の圧縮機内の他部材が直
接衝突することがないので２部品の欠損及び破壊を防ぎ
、振動及び騒音の発生を非常に小さくすることができる
。なお、上記実施例ではゴム製のストッパ（２８）、
（２９）がシリンダ（４）とハウジング（９）に取り付
けられているが、可動部（８）が直接衝突する可能性の
ある例えば、永久磁石（１４）、ヨーク（１５）等の圧
縮機内の他部材のいずれに取り付けられていても上記実
施例と全く同様の効果を奏する。また。
上記実施例ではコールドフィンガ（２）とシリンダ（４
）が連結管（５）を介して互いに分離された２分離型の
冷凍機の場合について説明したが２例えば二つの対向す
るシリンダ（４）とピストン（５）の組合せにより圧ｔ
ａ室（１８）を構成するような対向２気筒型の冷凍機や
、単気筒でコールドフィンガ（３）とシリンダ（４）が
機械的に強く結合された一体型の冷凍機であってもよく
、上記実施例と全く同様の効果を秦する。
）が連結管（５）を介して互いに分離された２分離型の
冷凍機の場合について説明したが２例えば二つの対向す
るシリンダ（４）とピストン（５）の組合せにより圧ｔ
ａ室（１８）を構成するような対向２気筒型の冷凍機や
、単気筒でコールドフィンガ（３）とシリンダ（４）が
機械的に強く結合された一体型の冷凍機であってもよく
、上記実施例と全く同様の効果を秦する。
以上説明したように、この発明によれば、永久磁石とコ
イルによりピストンをｍｓする冷凍機の圧縮機内で、可
動部が直接衝突する可能性のある例えば、シリンダ、ハ
ウジング、永久磁石、ヨーク等の他部材Ｃζゴム製のス
トッパを取り付けるというＢ単な方法により、電流、環
境温度、負荷熱量により変動する可動部のストロークを
制限し。
イルによりピストンをｍｓする冷凍機の圧縮機内で、可
動部が直接衝突する可能性のある例えば、シリンダ、ハ
ウジング、永久磁石、ヨーク等の他部材Ｃζゴム製のス
トッパを取り付けるというＢ単な方法により、電流、環
境温度、負荷熱量により変動する可動部のストロークを
制限し。
ピストンとシリンダの衝突による冷凍機構成部品の欠損
及び破壊を防ぎ、また、衝突時の振動及び騒音の発生を
非常に小さくすることができる。
及び破壊を防ぎ、また、衝突時の振動及び騒音の発生を
非常に小さくすることができる。
ｇＮ１図Ｚよこの発明の一実施例による冷凍機を示す断
面図、第２図は従来の冷凍機を示す断面図である。図に
おいて、（１）は圧縮機、（２）はコールドフィンガ、
（３）は連結管、（４）はシリンダ、（５）はピストン
、（６）はスリーブ、（７）はコイル、（８）は可動部
、（９）はハウジング、Ｑ（１（ｏ）はリード線、 （
１２）（１３）は電気液点、 （１４）は永久磁石、
（１５）ζよヨーク、 （１６）は間隙、 （１７）は
ばね、 （１８）は圧縮室、 （１９）は低温シリンダ
、 （２０）はディスプレーサ、 （２１）は低温室。 （２２）は高温室、 （２３）は再生器、 （２４１は
ガス通過孔。 （２５）は蓄冷剤、 （２６）はシール、 （２７）は
は作ｅ室。 （２ｇ） （２９）はストッパである。 なお２図中同一符号は同一、又；よ相当部分を示す。
面図、第２図は従来の冷凍機を示す断面図である。図に
おいて、（１）は圧縮機、（２）はコールドフィンガ、
（３）は連結管、（４）はシリンダ、（５）はピストン
、（６）はスリーブ、（７）はコイル、（８）は可動部
、（９）はハウジング、Ｑ（１（ｏ）はリード線、 （
１２）（１３）は電気液点、 （１４）は永久磁石、
（１５）ζよヨーク、 （１６）は間隙、 （１７）は
ばね、 （１８）は圧縮室、 （１９）は低温シリンダ
、 （２０）はディスプレーサ、 （２１）は低温室。 （２２）は高温室、 （２３）は再生器、 （２４１は
ガス通過孔。 （２５）は蓄冷剤、 （２６）はシール、 （２７）は
は作ｅ室。 （２ｇ） （２９）はストッパである。 なお２図中同一符号は同一、又；よ相当部分を示す。
Claims (1)
- シリンダと、永久磁石と前記永久磁石が作る磁束中に設
けられ交番電流を流すことにより往復運動が可能なコイ
ルと、前記コイルに連結され、前記シリンダの中を往復
運動するピストンと、前記シリンダ及び前記ピストンに
よって仕切られた圧縮室と、細長い円筒状の低温シリン
ダと、前記低温シリンダの内部を低温室と高温室とに分
け、かつ前記低温シリンダ内部を摺動自在に往復するデ
ィスプレーサと、前記ディスプレーサ内部に設けられた
再生器と、前記高温室と前記圧縮室を連通させる連結管
とを具備した冷凍機において、前記ピストン及び前記コ
イルの往復運動を制限するとともに、可動部の他の構成
部材との衝突を緩衝するゴム製のストッパを設けたこと
を特徴とする冷凍機。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1198300A JPH0737858B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 冷凍機 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1198300A JPH0737858B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 冷凍機 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0363466A true JPH0363466A (ja) | 1991-03-19 |
| JPH0737858B2 JPH0737858B2 (ja) | 1995-04-26 |
Family
ID=16388839
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1198300A Expired - Lifetime JPH0737858B2 (ja) | 1989-07-31 | 1989-07-31 | 冷凍機 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0737858B2 (ja) |
-
1989
- 1989-07-31 JP JP1198300A patent/JPH0737858B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0737858B2 (ja) | 1995-04-26 |
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