JPH04139357A

JPH04139357A - 極低温冷凍機の給排気装置

Info

Publication number: JPH04139357A
Application number: JP26251890A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Yoshikawa; 勝治吉川; Yuji Yamaguchi; 勇治山口
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-13
Anticipated expiration: 2010-09-13
Also published as: JPH0784962B2

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。

Description

【発明の詳細な説明】（り産業上の利用分野この発明はギフオードマクマホンサイクル、ソルベーサ
イクル等のガスサイクルを備えた極低温冷凍機の給排気
装置の改良に関する。

（ロ）従来の技術従来の極低温冷凍機の給排気装置は例えば特開昭６３−
２１４５１号公報に示されているように構成されている
。ここで、この公報を参考に従来例を説明する。第８図
において、この種の極低温冷凍機はシリンダ５０と、こ
のシリンダ内を上下に往復動するディスプレーサ５１と
、このディスプレーサによってシリンダ５０内部に区画
形成されるバッファー空間５２及び膨張空間５３と、デ
ィスプレーサ５１に貫設され、バッファー空間５２及び
膨張空間５３を連通するガス通路５・と、このガス通路
に配設した蓄熱材５５と、へ１ウムガス等の作動ガスの
圧縮を行う圧縮装置５（と、シリンダ５ｏの給排気口５
７を圧縮装置５（の高圧ライン５８及び低圧ライン５９
とに交互（＝連通させる給排気装置６０とを備えている
。こＱ給排気装置には給気用の弁６１と排気用の弁６；
とが設けられている。また、シリンダ５ｏのコールドヘ
ッド６３には熱伝達部材６４を介して負り６５が接続さ
れている。

第９図は給排気装置６０の詳細を示す図である。第９図
において、モータ６６の両端には透孔６７．６８及び透
孔６９，７０を夫々有する端部７１．７２が設けられ、
透孔６７が圧縮装置５６の低圧ライン５９と連通してい
る。また、透孔６８にはモータ６６のハーメチック端子
が挿入される。端Ｍ７２にはクランクケース７３が連設
され、このケースの下側にはシリンダ５ｏとの隔壁７４
が取付けられている。クランクケース７３の内部にはモ
ータシャフト７５に偏心して固着されたクランクピン７
６．７７．７８が配設されている。クランクケース７３
の下部には２個の円筒状空間７９．８０と連路路８１，
８２，８３，８４．８５とを有する案内体８６が一体に
形成されている。そして、円筒状空間７９．８０が連絡
路８３．８４と、隔壁７４に設けた連絡路８７とを介し
てシリンダ５０の給排気口５７に連通され、円筒状空間
８０が連絡路８１．８２を介して圧縮装置５６の高圧ラ
イン５８に連通され、円筒状空間７９が連絡路８５、ク
ランクケース７３内部、透孔６９，７０、モータ６６及
び透孔６７を介して圧縮装置５６の低圧ライン５９に連
通されている。円筒状空間７９．８０には夫々周溝８８
，８９を有するスプール弁体９０．９１が摺動自在に収
容されている。これらのスプール弁体は隔壁７４側の端
部が夫々スプリング９２．９３にて押圧されることによ
り、他端が常時クランクピン７７．７８と接触している
。また、クランクビン７６はガイド９４を介してディス
プレーサ５１のシャフト９５に連結されている。

この構造の極低温冷凍機の給排気装置は、ディスプレー
サ５１がシリンダ５０内の最下位（上死点）にあるとき
、給気弁６１を開、排気弁６２を閉とし、圧縮装置５６
で圧縮きれた作動ガスをバラプアー空間５２に流入させ
る。そして、ディスプレーサ５１がシリンダ５０内の最
下位から最上位（下死点）へ移動する過程ではバッファ
ー空間５２の作動ガスをガス流路５４の蓄熱材５５で冷
却させながら、膨張空間５３に流入きせる。また、ディ
スプレーサ５１の移動に伴って膨張空間５３の容積が増
大する。ディスプレーサ５１がシリンダ５０内の最上位
にあるとき、給気弁６１を閉にするとともに、排気弁６
２を開にする。このため、膨張空間５３では作動ガスを
膨張して寒冷が発生する。その後、ディスプレーサ５１
が８上位から最下位へ移動する過程では膨張空間５３の
作動ガスが蓄熱材５５を冷却しながらガス流路５４を流
れ、さらにバッファー空間５２及び排気弁６２を通って
低圧ライン５９に排気される。以上の繰り返しにより、
シリンダ５０のコールドヘッド６３が冷却きれ、負荷に
極低温の寒冷を与える。

（八〉発明が解決しようとする課題しかしながら、極低温冷凍機の給排気装置は円筒状空間
７９．８０内を摺動するスプール弁体９０．９１の外周
に周溝８Ｂ　、８９を設けているため、このスプール弁
体の構造が複雑になるとともに、スプール弁体９０．９
１をクランクビン７７．７８側に押圧するスプリング９
２．９３の収納空間が密封され、このスプリングのバネ
力のほかにガス圧による押圧が作用し、スプール弁体９
０．９１を介してモータ６６に加えられる応力が大きく
なり、このモータに大きなトルクを必要とさせる等の問
題があった。

この発明は上記の問題を解決するもので、スプール弁体
の構造を簡単にした極低温冷凍機の給排気装置を提供す
ることを目的としたものである。

（ニ）課題を解決するための手段この発明はシリンダと、このシリンダ内で往復動するデ
ィスプレーサと、このディスプレーサによってシリンダ
内部に区画形成されるバッファー空間及び膨張空間と、
これらのバッファー空間と膨張空間とを連通ずるガス流
路に配設された蓄熱材と、圧縮装置と、シリンダの給排
気口を圧縮装置の高圧ライン及び低圧ラインとに交互に
連通させる給排気装置とからなる極低温冷凍機において
、前記給排気装置を内部に２個の円筒状空間を有する案
内体と、この案内体の円筒状空間内を所定の位相差を保
って往復動する一対のスプール弁体と、前記案内体とシ
リンダとの間に取付けて円筒状空間の一方を封じる隔壁
と、この隔壁に接してスプール弁体を押圧するスプリン
グとで形成し、前記スプール弁体の往復動する２個の円
筒状空間を、隔壁側のこれらの円筒状空間の端でシリン
ダの給排気口に連通ずる連絡路を隔壁に設けるとともに
、一方の円筒状空間を圧縮装置の高圧ラインに、他方の
円筒状空間を圧縮装置の低圧ラインに夫々連通する連絡
路を案内体に設けたものである。

（木）作用この発明は上記のように構成したことにより、スプール
弁体を摺動自在に収納する円筒状空間を、隔壁側のこれ
らの円筒状空間の端で給排気口に連通する連絡路を設け
るとともに、これらの円筒状空間内に夫々連通する連絡
路を案内体の両側に設けて形成し、前記スプール弁体の
外周に周溝を設けることなく、しかも、モータの応力の
増加も抑えてシリンダ内に作動ガスを給排気できるよう
にしたものである。

（へ）実施例以下この発明を第１図乃至第７図に示す実施例に基いて
説明する。

１は圧縮装置で、この圧縮装置には高圧ライン２と低圧
ライン３とが接続されている。４はシリンダで、このシ
リンダ内には後述するクランク機構５で駆動されるシャ
フト６により往復動するディスプレーサ７が収納されて
いるとともに、このディスプレーサによって可変容積の
バッファー空間８と膨張空間９とが区画形成されている
。これらのバッファー空間と膨張空間とはティスブレー
サ７内の空間１０を介して連通している。この空間内に
は蓄熱材１１が配置されている。シリンダ４の上壁１２
にはバッファー空間８に開口した給排気口１３が設けら
れている。１４はこの給排気口に接続された給排気装置
で、この給排気装置は高圧ライン２と低圧ライン３とを
交互に給排気口１３に連通させている。シリンダ４の底
壁１５には被冷却物を冷却する負荷熱交換器１６が取付
けられている。

第２図は給排気装置１４の詳細を示す図である。第２図
において、１７はモータ、１８．１９はこのモータの両
側に設けられた端蓋で、これらの端蓋には夫々透孔２０
，２１，２２．２３が設けられている。端蓋１８の透孔
２０は圧縮装置１の低圧ライン３と連通している。また
、透孔２１にはモータ１７へ電力を供給するハーメチッ
ク端子（図示せず）が挿入きれる。端蓋１９にはクラン
クケース２４が連設きれ、このクランクケースの下側に
はシリンダ４との隔壁２５が取付けられている。クラン
クケース２４の内部にはモータシャフト２６に偏心して
固着された３個のクランクピン２７，２８．２９が配設
されている。これらのクランクビンの外周には夫々ボー
ルベアリング３０，３１．３２が取付けられている。３
３はクランクケース２４の下部に設けられた案内体で、
この案内体には一対の円筒状空間３４．３５が設けられ
ている。これらの円筒状空間内には夫々スプール弁体３
６．３７が摺動自在に収容されている。３８．３９は円
筒状空間３４．３５内の隔壁２５側に設けたスプリング
で、これらのスプリングはスプール弁体３６，３７を常
時ボールベアリング３１．３２に押圧している。円筒状
空間３４．３５は隔壁２５に設けられた連絡路４０．４
１を介してシリンダ４の給排気口１３に連通されている
。円筒状空間３５は案内体３３に設けた連絡路４２を介
して圧縮装置１の高圧ライン２に連通している。円筒状
空間３４は案内体３３の連絡路４３、クランクケース２
４内部、透孔２２．２３、モータ１７及び端蓋１８の透
孔２０を介して圧縮装置１の低圧ライン３に連通してい
る。シャフト６に接続きれたクランク機構５はボールベ
アリング３０に連結されている。

このように構成された極低温冷凍機の給排気装置におい
て、給排気装置１４の動作を説明する。

第３図（す（Ｏバハ）乃至第７図（イ）（ロ）（八）に
おいて、Ａはクランクピン２７の中心の軌跡、Ｂ　（Ｃ
）はクランクピン２８，２９の中心の軌跡を示している
。

クランクピン２７の中心が第３図（りのＡ１で示す位置
にあると、クランクピン２８．２９の中心は夫々第３図
（ロ）のＢ、、Ｃ，の位置にある。このとき、スプール
弁体３６．３７は第３図（ハ）に示す状態にあり、スプ
ール弁体３６は下向きに、スプール弁体３７は上向きに
夫々移動している。また、圧縮装置１の高圧ライン２と
シリンダ４の給排気口１３との間、並びに給排気口１３
と圧縮装置１の低圧ライン３との間はともにスプール弁
体３６．３７にて遮断されている。

クランクピン２７の中心が僅かに時計方向に移動し、デ
ィスプレーサ７が最下位（上死点）に近付くと、給排気
装置１４は給気領域に入る。この給気領域では、例えは
クランクピン２７の中心か第４図〈イ）のＡ２の位置に
あるとき、クランクピン２８．２９の中心は第４図（ロ
）のＢ、、Ｃ，の位置にある。このとき、スプール弁体
３６はなお下向きに移動し、スプール弁体３７は下向き
に反転する。また、第４図（ハ）に示すように、スプー
ル弁体３６が連絡路４３を璽ぎ、スプール弁体３７が連
絡路４２を開放するので、圧縮装置１の高圧ライン２が
連絡路４２、円筒状空間３５及び連絡路４１を介してシ
リンダ４の給排気口１３に連通され、シリンダ４内部に
作動ガスが供給されている。

クランクピン２７の中心ｚ７が第５図（りの、Ａ、の位
置にあると、クランクピン２Ｂ、２９の中心は夫々第５
図（ロ）のＢ、、Ｃ，で示す位置にある。このとき、ス
プール弁体３６は上向きに、スプール弁体３７は下向き
に夫々移動している。また、第５図（八）に示すように
、スプール弁体３７が連絡路４２を璽ぐため、高圧ライ
ン２と給排気口１３との間がスプール弁体３７で遮断き
れ、スプール弁体３６が連絡路４３を璽いでいるので、
給排気口１３と低圧ライン３との間も遮断されている。

このような全開状態はクランクピン２７の中心が第６図
（イ）のＡ４の位置に、クランクピン２８．２９の中心
が第６図（ロ）のＢ、、Ｃ，の位置に夫々移動し、スプ
ール弁体３６．３７が第６図（八）の位置に移動するま
で継続する。

クランクピン２７，２８．２９が第６図の位置から僅か
に時計方向に移動し、ディスプレーサ７が最上位（下死
点）に近付くと、給排気装置１４は排気領域に入る。こ
の排気領域では、例えばクランクピン２７の中心が第７
図（イ）のＡ、の位置にあるとき、クランクピン２８，
２９の中心は第７図（ロ）のＢ　ｓ　、　Ｃ６の位置に
ある。このとき、スプール弁体３６は下向きに反転し、
スプール弁体３７は上向きに移動している。また、第７
図（ハ）に示すように、スプール弁体３６が連絡路４３
を開放し、スプール弁体３７は連絡路４２を本いでいる
。このため、シリンダ４の給排気口１３が連絡路４０、
円筒状空間３４、連絡路４３、クランクケース２４内部
、端蓋１９の透孔２２．２３、モータ１７及び透孔２０
を介して圧縮袋＃１の低圧ライン３に連通され、シリン
ダ４内部の作動ガスが排気される。給排気装置１４は以
上の動作を繰り返すことにより、給排気口１３を圧縮装
置１の高圧ライン２と低圧ライン３とに交互に連通させ
る。

スプール弁体３６．３７は外周面に高圧ライン２と給排
気口１３及び低圧ライン３と給排気口１３を連通させる
周溝を形成しないので、構造がシンプルとなるとともに
、外周面の凹凸による摩耗を防止できるようにされてい
る。

また、円筒状空間３４．３５と給排気口１３とを連通ず
る連絡路４０．４１はスプール弁体３６．３７をボール
ベアリング３１．３２に常時押圧するスプリング３８．
３９側に設けられていることにより、スプール弁体３６
，３７をボールベアリング３１．３２側に押圧するバネ
力の上昇を抑えて、モータ１７のトルクが大きくならな
いようにしている。

高圧ライン２あるいは低圧ライン３に連通する案内体３
３の連絡路４２．４３は円筒状空間３４．３５の間で、
これらの空間に共通に開口する孔を設ける必要がないの
で、この孔を連絡路４２．４３と一緒にあける必要がな
く、他の孔に関係なく孔位置を決めることができるよう
にされている。

この発明はスプール弁体３６．３７のスプリング３８．
３９側の先端で案内体３３の連絡路４２．４３と隔壁２
５の連絡路４０．４１とを円筒状空間３４．３５内を介
して交互に連通させることにより、スプール弁体３６．
３７の構造をシンプルにして摩耗を防止するとともに、
スプリング３８．３９とともに作用するガス圧によって
モータ１７のトルクが大きくならないようにしたもので
ある。

（ト）発明の効果以上のようにこの発明によれば、給排気装置を内部に２
個の円筒状空間を有する案内体と、この案内体の円筒状
空間内を所定の位相差を保って往復動する一対のスプー
ル弁体と、前記案内体とシリンダとの間に取付けて円筒
状空間の一方を封じる隔壁と、この隔壁に接してスプー
ル弁体を押圧するスプリングとで形成し、前記スプール
弁体の往復動する２個の円筒状空間を隔壁側でシリンダ
の給排気口に連通する連絡路を隔壁に設けるとともに、
一方の円筒状空間を圧縮装置の高圧ラインに、他方の円
筒状空間を圧縮装置の低圧ラインに夫々連通する連絡路
を案内体に設けたのであるから、スプール弁体の外周に
周溝を設ける必要がなく、このスプール弁体の構造をシ
ンプルにでき、スプール弁体の摺動による摺動面の摩耗
を防止できるものである。また、この発明は円筒状空間
を夫々高圧ライン及び低圧ラインに連通させる連絡路を
案内体の異なる位置に別々にあけることができ、スプー
ル弁体の共通化を図ることができるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す極低温冷凍機ユニッ
トの要部断面図、第２図は同じく給排気装置の要部断面
図、第３図（＜）（ロ）（ハ〉乃至第７図（イ〉（ロ）
（八）は同じく給排気装置の動作説明図、第８図は従来
例を示す極低温冷凍機ユニットの要部断面図、第９図は
同じく給排気装置の要部断面図である。１・・・圧縮装置、　２・・・高圧ライン、　３・・・
低圧ライン、　　４・・・シリンダ、　　７・・・ディ
スプレーサ、　　８・・・バッファー空間、　９・・・
膨張空間、１０・・・空間、　　１１・・・蓄熱材、　
１３・・・給排気口、　　１４・・・給排気装置、　２
５・・・隔壁、　３３・・・案内体、　　３４．３５・
・・円筒状空間、　３６゜３７・・・スプール弁体、　
　３８．３９・・・スプリング、　　４０，４１，４２
．４３・・・連絡路。

Claims

【特許請求の範囲】

１、シリンダと、このシリンダ内で往復動するディスプ
レーサと、このディスプレーサによってシリンダ内部に
区画形成されるバッファー空間及び膨張空間と、これら
のバッファー空間と膨張空間とを連通するガス流路に配
設された蓄熱材と、圧縮装置と、シリンダの給排気口を
圧縮装置の高圧ライン及び低圧ラインとに交互に連通さ
せる給排気装置とからなる極低温冷凍機において、前記
給排気装置は内部に２個の円筒状空間を有する案内体と
、この案内体の円筒状空間内を所定の位相差を保って往
復動する一対のスプール弁体と、前記案内体とシリンダ
との間に取付けて円筒状空間の一方を封じる隔壁と、こ
の隔壁に接してスプール弁体を押圧するスプリングとを
備え、前記スプール弁体の往復動する２個の円筒状空間
を、隔壁側のこれらの円筒状空間の端でシリンダの給排
気口に連通する連絡路を隔壁に設けるとともに、一方の
円筒状空間を圧縮装置の高圧ラインに、他方の円筒状空
間を圧縮装置の低圧ラインに夫々連通する連絡路を案内
体に設けたことを特徴とする極低温冷凍機の給排気装置
。