JPH04320766A - Seal device - Google Patents

Seal device

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JPH04320766A
JPH04320766A JP9084791A JP9084791A JPH04320766A JP H04320766 A JPH04320766 A JP H04320766A JP 9084791 A JP9084791 A JP 9084791A JP 9084791 A JP9084791 A JP 9084791A JP H04320766 A JPH04320766 A JP H04320766A
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cylinder
ring
sealing device
seal
seal rings
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Toru Kuriyama
透 栗山
Masahiko Takahashi
政彦 高橋
Hideki Nakagome
秀樹 中込
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Abstract

PURPOSE:To provide a seal device capable of realizing a superior sealing function over a wide temperature range without any lubrication. CONSTITUTION:Outer seal rings 28 and 29 made of resin material and having ends are axially piled up in two-stages within an annular groove 27 of resin material formed at an outer circumferential surface of a piston (a displacer) 19. An inner seal ring 30, having an end part formed similarly by resin material is installed inside these outer seal rings, and a coil spring ring 31 having an end part formed by winding a belt-like metallic plate in a helical form and a receiving ring 32 of the same material quality as that of the cylinder 15 are installed inside these outer seal rings. The coil spring ring 31 pushes the seal rings 28 and 29 against an inner circumferential surface of the cylinder 15 through the seal ring 30.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダとピストンと
の間に存在する隙間を無潤滑でシ−ルするシ−ル装置に
関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealing device for sealing a gap between a cylinder and a piston without lubrication.

【0002】0002

【従来の技術】シリンダとピストンとの間に存在する隙
間をシ−ルするシ−ル装置には種々のタイプがある。こ
れらのシ−ル装置の多くは、摺動部を潤滑油で潤滑する
方式を採用している。
2. Description of the Related Art There are various types of sealing devices for sealing the gap existing between a cylinder and a piston. Most of these seal devices employ a method in which the sliding parts are lubricated with lubricating oil.

【0003】しかし、シリンダとピストンを必要とする
装置の中には、シ−ル装置で使われる潤滑油を好まない
ものがある。このような装置の代表的なものとして、ヘ
リウムガスを冷媒として用いる極低温用冷凍機をあげる
ことができる。この極低温用冷凍機では、シ−ル部に潤
滑油を使用すると、ヘリウムガスの汚染を招くばかりか
、凍結による動作不良を招く。したがって、このような
装置では潤滑油を使用できない。
However, some devices requiring cylinders and pistons do not like the lubricating oil used in sealing devices. A typical example of such a device is a cryogenic refrigerator that uses helium gas as a refrigerant. In this cryogenic refrigerator, if lubricating oil is used in the seal portion, it not only causes contamination of helium gas but also causes malfunction due to freezing. Therefore, lubricating oil cannot be used in such devices.

【0004】このため、ヘリウムガスを冷媒として用い
る極低温用冷凍機では、通常、図12に示すように、シ
リンダ101とピストン(ディスプレ−サ)102との
間に存在する隙間103を無潤滑タイプのシ−ル装置1
04でシ−ルするようにしている。
For this reason, in cryogenic refrigerators that use helium gas as a refrigerant, as shown in FIG. Sealing device 1
I try to seal it with 04.

【0005】シ−ル装置104は、図13および図14
に示すように、ピストン102の外周面に形成された環
状溝105内に、外周面がシリンダ101の内周面に接
触するように樹脂製で、有端形のシ−ルリング106を
装着するとともに、シ−ルリング106の内側に、この
シ−ルリング106をシリンダ101の内周面へ押付け
るための有端形のばねリング107を装着したものとな
っている。シ−ルリング106の両端部には図15に示
すように、両端部相互を半径方向に重ね合わせるための
合い口部108が形成されている。
The sealing device 104 is shown in FIGS. 13 and 14.
As shown in FIG. 1, a seal ring 106 made of resin and having an end is installed in an annular groove 105 formed on the outer circumferential surface of the piston 102 so that the outer circumferential surface contacts the inner circumferential surface of the cylinder 101. An end-shaped spring ring 107 is mounted inside the seal ring 106 to press the seal ring 106 against the inner peripheral surface of the cylinder 101. As shown in FIG. 15, abutment portions 108 are formed at both ends of the seal ring 106 for overlapping each other in the radial direction.

【0006】しかしながら、上記のように構成されたシ
−ル装置104にあっては、極低温下においてシ−ルリ
ング106が熱収縮すると、合い口部108の特に周方
向の密着度が悪化し易く、この合い口部108からのヘ
リウムガスの漏れ量が増加して冷却ステ−ジの温度上昇
を招く問題があった。また、この種のシ−ル装置、たと
えば極低温用冷凍機に組込まれるシ−ル装置にあっては
、常温下での性能試験から極低温下での性能を推定する
ことが困難であった。
However, in the seal device 104 configured as described above, when the seal ring 106 is thermally shrunk at extremely low temperatures, the adhesion of the abutment portion 108, especially in the circumferential direction, tends to deteriorate. However, there is a problem in that the amount of helium gas leaking from this joint 108 increases, leading to an increase in the temperature of the cooling stage. In addition, for this type of sealing device, for example, a sealing device built into a cryogenic refrigerator, it is difficult to estimate the performance at cryogenic temperatures from a performance test at room temperature. .

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】上述の如く、従来の無
潤滑タイプのシ−ル装置にあっては、特に極低温下で使
用しようとすると、望まれるシ−ル性能が得られず、こ
れが原因して、たとえば極低温用冷凍機に組込んだ場合
には冷凍能力を低下させる問題があった。また、極低温
用冷凍機に組込まれるものにあっては、常温下において
極低温下の性能を推定することが困難であった。そこで
本発明は、構造の複雑化を招くことなく、シ−ル性能を
大幅に向上させることができる無潤滑タイプのシ−ル装
置を提供することを目的としている。
[Problems to be Solved by the Invention] As mentioned above, with conventional non-lubricant type sealing devices, the desired sealing performance cannot be obtained, especially when used at extremely low temperatures. For this reason, when it is incorporated into a cryogenic refrigerator, for example, there is a problem in that the refrigerating capacity is reduced. Furthermore, it has been difficult to estimate the performance of cryogenic refrigerators that are incorporated into cryogenic refrigerators at normal temperatures. SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a lubrication-free sealing device that can significantly improve sealing performance without complicating the structure.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明はシリンダとピストンとの間に存在する隙間
を潤滑油を使用せずにシ−ルするためのものであって、
前記ピストンの外周面に形成された環状溝と、それぞれ
が樹脂系の材料で形成されて前記環状溝内に軸方向に2
段積み重ね状態に装着された有端形の第1,第2のシ−
ルリングおよび上記第1,第2のシ−ルリングの内側に
装着された有端形の第3のシ−ルリングと、帯状の金属
板を螺旋状に巻回して形成されるととも前記第3のシ−
ルリングの内側に装着されて上記第3のシ−ルリングを
介して前記第1,第2のシ−ルリングを前記シリンダの
内周面に押付ける有端形のコイルばねリングとを備えて
いる。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention is for sealing the gap existing between a cylinder and a piston without using lubricating oil.
an annular groove formed on the outer circumferential surface of the piston;
Ended first and second sheets installed in a stacked state
a third seal ring with an end, which is attached inside the first and second seal rings; Sea
and an end-shaped coil spring ring that is mounted inside the seal ring and presses the first and second seal rings against the inner circumferential surface of the cylinder via the third seal ring.

【0009】[0009]

【作用】3つのシ−ルリングを前記関係に配置している
ので、各シ−ルリングの切れ目を周方向に、たとえば1
20 度離すとともに環状溝内で各シ−ルリングが軸方
向に移動しない寸法関係を選択しておけば、たとえ熱収
縮で各シ−ルリングの切れ目の幅が変化した場合であっ
ても、各切れ目を各シ−ルリングで完全に塞ぐことがで
き、あたかも切れ目のないシ−ルリングを使用している
が如き形態となる。このとき、帯状の金属板を螺旋状に
巻回して形成されたコイルばねリングは、3つのシ−ル
リングを一体に、かつ均一にシリンダの内周面に押付け
るように機能する。したがって、シ−ル装置を介しての
ガス漏れを大幅に減らすことができ、たとえば極低温用
冷凍機に組込んだときには冷凍能力向上に寄与する。
[Operation] Since the three seal rings are arranged in the above relationship, each seal ring has a cut in the circumferential direction, for example, one
By spacing them 20 degrees apart and selecting a dimensional relationship that prevents each seal ring from moving in the axial direction within the annular groove, even if the width of each seal ring cut changes due to heat shrinkage, each cut will be can be completely covered by each seal ring, making it as if a continuous seal ring were used. At this time, the coil spring ring formed by spirally winding a band-shaped metal plate functions to press the three seal rings integrally and uniformly against the inner circumferential surface of the cylinder. Therefore, gas leakage through the sealing device can be significantly reduced, and when incorporated into a cryogenic refrigerator, for example, this contributes to improving the refrigerating capacity.

【0010】0010

【実施例】以下、図面を参照しながら実施例を説明する
。図1には本発明の一実施例に係るシ−ル装置を組込ん
だギホ−ド・マクマホン形冷凍機が示されている。
Embodiments Hereinafter, embodiments will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a Gifford-McMahon type refrigerator incorporating a sealing device according to an embodiment of the present invention.

【0011】この冷凍機は、大きく別けて、コ−ルドヘ
ッド1と、冷媒ガス導排出系2とで構成されている。コ
−ルドヘッド1は、閉じられたシリンダ11と、このシ
リンダ11内に往復動自在に収容されたピストン、すな
わちディスプレ−サ12と、このディスプレ−サ12に
対して往復動に必要な動力を与えるモ−タ13とで構成
されている。
This refrigerator is mainly composed of a cold head 1 and a refrigerant gas introduction and discharge system 2. The cold head 1 includes a closed cylinder 11, a piston or displacer 12 housed in the cylinder 11 so as to be able to reciprocate, and provides the displacer 12 with the power necessary for the reciprocating motion. It is composed of a motor 13.

【0012】シリンダ11は、大径の第1シリンダ14
と、この第1シリンダ14に同軸的に接続された小径の
第2シリンダ15とで構成されている。そして、第1シ
リンダ14と第2シリンダ15との境界壁部分で第1段
冷却ステ−ジ16が構成され、また第2シリンダ15の
先端壁部分で第1段冷却ステ−ジ16より低温の第2段
冷却ステ−ジ17が構成されている。
The cylinder 11 is a large-diameter first cylinder 14.
and a small-diameter second cylinder 15 coaxially connected to the first cylinder 14. The boundary wall between the first cylinder 14 and the second cylinder 15 constitutes a first stage cooling stage 16, and the tip wall of the second cylinder 15 has a temperature lower than that of the first stage cooling stage 16. A second cooling stage 17 is constructed.

【0013】第1シリンダ14および第2シリンダ15
は、ステンレス鋼系の材料で形成されている。この実施
例に場合、第1および第2シリンダ14,15の内周面
で、後述するシ−ル装置25,26のシ−ルリングに摺
接する部分にはイオン窒化処理が施されており、また上
記摺接する部分は面精度が3.2μm以下に仕上げられ
ている。
[0013] First cylinder 14 and second cylinder 15
is made of stainless steel material. In this embodiment, the inner circumferential surfaces of the first and second cylinders 14, 15, which come into sliding contact with the seal rings of seal devices 25, 26 (described later), are subjected to ion nitriding treatment, and The sliding contact portion is finished to have a surface accuracy of 3.2 μm or less.

【0014】ディスプレ−サ12は、第1シリンダ14
内を往復動する第1ディスプレ−サ18と、第2シリン
ダ15内を往復動する第2ディスプレ−サ19とで構成
されている。これら第1、第2ディスプレ−サ18,1
9は、それぞれ四弗化エチレンにポリイミド樹脂を添加
した材料で形成されている。そして、第1ディスプレ−
サ18と第2ディスプレ−サ19とは、連結機構20に
よって軸方向に連結されている。第1ディスプレ−サ1
8の内部には、軸方向に延びる流体通路21が形成され
ており、この流体通路21には銅メッシュ等で形成され
た蓄冷材22が収容されている。同様に、第2ディスプ
レ−サ19の内部にも軸方向に延びる流体通路23が形
成されており、この流体通路23には鉛の球などで形成
された蓄冷材24が収容されている。
The displacer 12 has a first cylinder 14
It is comprised of a first displacer 18 that reciprocates within the cylinder 15, and a second displacer 19 that reciprocates within the second cylinder 15. These first and second displacers 18,1
9 is made of a material obtained by adding polyimide resin to tetrafluoroethylene. And the first display
The displacer 18 and the second displacer 19 are coupled in the axial direction by a coupling mechanism 20. First displacer 1
A fluid passage 21 extending in the axial direction is formed inside the cooling member 8, and a cold storage material 22 formed of copper mesh or the like is accommodated in this fluid passage 21. Similarly, a fluid passage 23 extending in the axial direction is formed inside the second displacer 19, and a cool storage material 24 formed of lead balls or the like is accommodated in this fluid passage 23.

【0015】第1ディスプレ−サ18の外周面と第1シ
リンダ14の内周面との間および第2ディスプレ−サ1
9の外周面と第2シリンダ15の内周面との間には、そ
れぞれシ−ル装置25、26が装着されている。
Between the outer peripheral surface of the first displacer 18 and the inner peripheral surface of the first cylinder 14 and the second displacer 1
Seal devices 25 and 26 are installed between the outer peripheral surface of cylinder 9 and the inner peripheral surface of second cylinder 15, respectively.

【0016】シ−ル装置25、26は、たとえばシ−ル
装置26を代表して示すと、図2から図6に示すように
構成されている。すなわち、シ−ル装置26は、第2デ
ィスプレ−サ19の外周面に形成された環状溝27と、
この環状溝27内に軸方向に2段構成に、かつ外周面を
第2シリンダ15の内周面に接触させて装着された有端
形のアウタ−シ−ルリング28,29と、このアウタ−
シ−ルリング28,29の内側に装着された有端形のイ
ンナ−シ−ルリング30と、このインナ−シ−ルリング
30の内側に装着されてインナ−シ−ルリング30を介
してアウタ−シ−ルリング28、29を第2シリンダ1
5の内周面へ押付ける有端形のコイルばねリング31と
、このコイルばねリング31の内側に、コイルばねリン
グ31と接触状態に装着された受けリング32と構成さ
れている。
The sealing devices 25 and 26 are constructed as shown in FIGS. 2 to 6, for example, showing the sealing device 26 as a representative example. That is, the sealing device 26 includes an annular groove 27 formed on the outer peripheral surface of the second displacer 19;
Ended outer seal rings 28 and 29 are installed in this annular groove 27 in a two-stage structure in the axial direction with the outer circumferential surface in contact with the inner circumferential surface of the second cylinder 15;
An end-shaped inner seal ring 30 is installed inside the seal rings 28 and 29, and an outer seal ring 30 is installed inside the inner seal ring 30 and is connected to the outer seal ring 30 through the inner seal ring 30. the ring 28, 29 to the second cylinder 1
5, and a receiving ring 32 mounted inside the coil spring ring 31 so as to be in contact with the coil spring ring 31.

【0017】アウタ−シ−ルリング28,29およびイ
ンナ−シ−ルリング30は、第1、第2ディスプレ−サ
18,19を構成している材料と同じ材料、すなわち四
弗化エチレンにポリイミド樹脂を添加した材料で形成さ
れている。アウタ−シ−ルリング28,29およびイン
ナ−シ−ルリング30は、外周面、内周面および軸方向
の両端面の面精度が30μm以下に仕上げられている。 アウタ−シ−ルリング28,29は、軸方向の厚みがそ
れぞれ等しく、半径方向の厚みもそれぞれ等しく形成さ
れている。インナ−シ−ルリング30は、アウタ−シ−
ルリング28,29の軸方向の厚みの和と等しい軸方向
の厚みに形成されている。そして、アウタ−シ−ルリン
グ28,29の軸方向の厚みの和の厚みは、環状溝27
の軸方向の幅に対して、±50μmの寸法精度に設定さ
れている。上記のように形成されたアウタ−シ−ルリン
グ28,29およびインナ−シ−ルリング30は、図6
に示すように、両端間に僅かの距離Rの切れ目33(3
4,35)を設けた状態で、かつ各切れ目33,34,
35が図2に示すように周方向にほぼ120 度離れる
ようにして環状溝27内に装着されている。
The outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 are made of the same material as the first and second displacers 18, 19, that is, polytetrafluoroethylene mixed with polyimide resin. It is made of added materials. The outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 are finished so that the surface accuracy of the outer circumferential surface, inner circumferential surface, and both end surfaces in the axial direction is 30 μm or less. The outer seal rings 28 and 29 have the same thickness in the axial direction and the same thickness in the radial direction. The inner seal ring 30 is
The thickness in the axial direction is equal to the sum of the axial thicknesses of the rings 28 and 29. The sum of the axial thicknesses of the outer seal rings 28 and 29 is equal to the thickness of the annular groove 27.
The dimensional accuracy is set to ±50 μm with respect to the width in the axial direction. The outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 formed as described above are shown in FIG.
As shown in , there is a cut 33 (3
4, 35), and each cut 33, 34,
35 are mounted in the annular groove 27 so as to be spaced approximately 120 degrees apart in the circumferential direction, as shown in FIG.

【0018】コイルばねリング31は、図4に示すよう
に、ステンレス鋼製の薄い帯状部材36を螺旋状に巻回
して形成されている。このコイルばねリング31は、5
〜60kgf/cm2 の力でインナ−シ−ルリング3
0を介してアウタ−シ−ルリング28,29を対応する
シリンダの内周面に押付けている。受けリング32は、
図5に示すように、シリンダと同じ材料、つまりステン
レス鋼製の半円環状部材37a,37bの突合わせによ
って形成されている。
As shown in FIG. 4, the coil spring ring 31 is formed by spirally winding a thin band-shaped member 36 made of stainless steel. This coil spring ring 31 has 5
Inner seal ring 3 with a force of ~60kgf/cm2
The outer seal rings 28 and 29 are pressed against the inner circumferential surface of the corresponding cylinder via the outer seal rings 28 and 29. The receiving ring 32 is
As shown in FIG. 5, it is formed by butting semicircular members 37a and 37b made of the same material as the cylinder, that is, stainless steel.

【0019】第1ディスプレ−サ18の図中上端は、連
結ロッド38、スコッチヨ−クあるいはクランク軸39
を介してモ−タ13の回転軸に連結されている。したが
って、モ−タ13の回転軸が回転すると、この回転に同
期してディスプレ−サ12が図中実線矢印40で示すよ
うに往復動する。
The upper end of the first displacer 18 in the drawing is connected to a connecting rod 38, a Scotch yoke or a crankshaft 39.
It is connected to the rotating shaft of the motor 13 via. Therefore, when the rotating shaft of the motor 13 rotates, the displacer 12 reciprocates in synchronization with this rotation as shown by the solid line arrow 40 in the figure.

【0020】第1シリンダ14の側壁上部には冷媒ガス
の導入口41と排出口42とが設けてあり、これら導入
口41と排出口42は冷媒ガス導排出系2に接続されて
いる。  冷媒ガス導排出系2は、シリンダ11を経由
するヘリウムガス循環系を構成するもので、排出口42
を低圧弁43、圧縮機44、高圧弁45を介して導入口
41に接続したものとなっている。すなわち、この冷媒
ガス導排出系2は、低圧(約5atm )のヘリウムガ
スを圧縮機44で高圧(約18atm )に圧縮してシ
リンダ11内に送り込む。そして、低圧弁43、高圧弁
45はディスプレ−サ12の往復動との関連において後
述する関係に開閉制御される。このように構成された冷
凍機の動作を説明する。
A refrigerant gas inlet 41 and an outlet 42 are provided in the upper part of the side wall of the first cylinder 14 , and these inlet 41 and outlet 42 are connected to the refrigerant gas introduction and discharge system 2 . The refrigerant gas introduction and discharge system 2 constitutes a helium gas circulation system via the cylinder 11, and has a discharge port 42.
is connected to the inlet 41 via a low pressure valve 43, a compressor 44, and a high pressure valve 45. That is, the refrigerant gas introduction and discharge system 2 compresses low pressure (approximately 5 atm) helium gas to high pressure (approximately 18 atm) using the compressor 44 and sends it into the cylinder 11. The low-pressure valve 43 and the high-pressure valve 45 are controlled to open and close in relation to the reciprocating motion of the displacer 12, as will be described later. The operation of the refrigerator configured in this way will be explained.

【0021】この冷凍機において、寒冷を発生する部分
、つまり冷却面に供される部分は第1段冷却ステ−ジ1
6と第2段冷却ステ−ジ17とである。これらは熱負荷
のない場合にそれぞれ30K 、8K程度まで冷える。 このため、第1ディスプレ−サ18の図中上下端間には
常温(300K)から30K までの温度勾配がつき、
また第2ディスプレ−サ19の図中上下端間には30K
 から8Kまでの温度勾配がつく。ただし、この温度は
各段冷却ステ−ジの熱負荷によって変化し、通常、第1
段冷却ステ−ジ16では30〜80K 、第2段冷却ス
テ−ジ17では8 〜20K の間となる。
In this refrigerator, the part that generates cold, that is, the part that serves as a cooling surface, is in the first cooling stage 1.
6 and a second cooling stage 17. These cool down to about 30K and 8K, respectively, when there is no heat load. Therefore, there is a temperature gradient from room temperature (300K) to 30K between the upper and lower ends of the first displacer 18 in the figure.
Also, there is a distance of 30K between the upper and lower ends of the second displacer 19 in the figure.
There is a temperature gradient from to 8K. However, this temperature varies depending on the heat load of each cooling stage, and usually the first
In the stage cooling stage 16, the temperature is between 30 and 80K, and in the second stage cooling stage 17, it is between 8 and 20K.

【0022】モ−タ13が回転を開始すると、ディスプ
レ−サ12が下死点と上死点との間を往復動する。ディ
スプレ−サ12が下死点にあるとき、高圧弁45が開い
て高圧ヘリウムガスがコ−ルドヘッド1内に流入する。 次に、ディスプレ−サ12が上死点へと移動する。前述
の如く、第1ディスプレ−サ18の外周面と第1シリン
ダ14の内周面との間および第2ディスプレ−サ19の
外周面と第2シリンダ15の内周面との間にはそれぞれ
シ−ル装置25、26が装着されている。このため、デ
ィスプレ−サ12が上死点へと向かうと、高圧ヘリウム
ガスは第1ディスプレ−サ18に形成された流体通路2
1および第2ディスプレ−サ19に形成された流体通路
23を通って、第1ディスプレ−サ18と第2ディスプ
レ−サ19との間に形成された1段膨張室46および第
2ディスプレ−サ19と第2シリンダ15の先端壁との
間に形成された2段膨張室47へと流れる。この流れに
伴って、高圧ヘリウムガスは蓄冷材22、24によって
冷却され、結局、1段膨張室46に流れ込んだ高圧ヘリ
ウムガスは30K 程度に、また2段膨張室47に流れ
込んだ高圧ヘリウムガスは8K程度に冷却される。
When the motor 13 starts rotating, the displacer 12 reciprocates between the bottom dead center and the top dead center. When the displacer 12 is at the bottom dead center, the high pressure valve 45 opens and high pressure helium gas flows into the cold head 1. Next, the displacer 12 moves to top dead center. As mentioned above, there are gaps between the outer circumferential surface of the first displacer 18 and the inner circumferential surface of the first cylinder 14 and between the outer circumferential surface of the second displacer 19 and the inner circumferential surface of the second cylinder 15, respectively. Seal devices 25 and 26 are installed. Therefore, when the displacer 12 moves toward the top dead center, the high-pressure helium gas flows into the fluid passage formed in the first displacer 18.
A first-stage expansion chamber 46 and a second displacer formed between the first displacer 18 and the second displacer 19 pass through the fluid passage 23 formed in the first and second displacers 19. 19 and the tip wall of the second cylinder 15 . Along with this flow, the high-pressure helium gas is cooled by the cold storage materials 22 and 24, and eventually the high-pressure helium gas that has flowed into the first-stage expansion chamber 46 has a temperature of about 30K, and the high-pressure helium gas that has flowed into the second-stage expansion chamber 47 has a temperature of about 30K. It is cooled to about 8K.

【0023】ここで、高圧弁45が閉じ、低圧弁43が
開く。このように低圧弁43が開くと、1段膨張室46
内および2段膨張室47内の高圧ヘリウムガスが膨張し
て寒冷を発生し、第1段冷却ステ−ジ16および第2段
冷却ステ−ジ17が吸熱する。そして、ディスプレ−サ
12が再び下死点へ移動すると、これに伴って1段膨張
室46内および2段膨張室47内のヘリウムガスが排除
される。膨張したヘリウムガスは流体通路21、23内
を通る間に蓄冷材22、24を冷却し、常温となって排
出される。以下、上述したサイクルが繰返されて冷凍運
転が行なわれる。
At this point, the high pressure valve 45 is closed and the low pressure valve 43 is opened. When the low pressure valve 43 opens in this way, the first stage expansion chamber 46
The high-pressure helium gas in the inner and second-stage expansion chambers 47 expands to generate cold, and the first-stage cooling stage 16 and the second-stage cooling stage 17 absorb heat. Then, when the displacer 12 moves to the bottom dead center again, the helium gas in the first-stage expansion chamber 46 and the second-stage expansion chamber 47 is eliminated. The expanded helium gas cools the cold storage materials 22 and 24 while passing through the fluid passages 21 and 23, and is discharged at room temperature. Thereafter, the above-described cycle is repeated to perform the refrigeration operation.

【0024】このタイプの冷凍機では、到達最低温度お
よび冷凍効率がシ−ル装置25、26のシ−ル性能によ
って大きく左右される。今、1段膨張室46内の温度が
30K、2段膨張室47内の温度が10K である場合
を例にとると、シ−ル装置26の部分で漏れが生じると
、30K のヘリウムガスが第2ディスプレ−サ19内
の蓄冷材24に接触することなく2段膨張室47内に入
り、また逆に10K のヘリウムガスが1段膨張室46
内に入ることになる。この結果、第1段冷却ステ−ジ1
6の温度が下降し、第2段冷却ステ−ジ17の温度が上
昇してしまうことになる。
In this type of refrigerator, the minimum temperature reached and the refrigeration efficiency are greatly influenced by the sealing performance of the sealing devices 25 and 26. Now, taking as an example the case where the temperature inside the first stage expansion chamber 46 is 30K and the temperature inside the second stage expansion chamber 47 is 10K, if a leak occurs in the sealing device 26, helium gas at 30K will be released. The helium gas enters the second stage expansion chamber 47 without contacting the cool storage material 24 in the second displacer 19, and conversely, 10K helium gas enters the first stage expansion chamber 47.
It will go inside. As a result, the first cooling stage 1
6 will fall, and the temperature of the second cooling stage 17 will rise.

【0025】図7にはシ−ル装置26でのヘリウムガス
の漏れ量割合(2段膨張室47へ流れ込むヘリウムガス
の総量に対するシ−ル装置26を通して流れ込むヘリウ
ムガスの割合)と各段冷却ステ−ジの温度との関係を計
算で求めた結果が示されている。この図から判かるよう
に、シ−ル装置26の部分での漏れが各段冷却ステ−ジ
の温度に大きい影響を与える。これはシ−ル装置26に
限らず、シ−ル装置25にも言えることである。
FIG. 7 shows the leakage rate of helium gas in the sealing device 26 (ratio of helium gas flowing through the sealing device 26 to the total amount of helium gas flowing into the second stage expansion chamber 47) and the rate of leakage of helium gas in each stage cooling stage. The results of calculating the relationship between − and temperature are shown. As can be seen from this figure, leakage at the sealing device 26 has a large effect on the temperature of each cooling stage. This applies not only to the sealing device 26 but also to the sealing device 25.

【0026】しかし、本実施例の構造のシ−ル装置25
,26が組込まれていると、漏れ量を大幅に減少させる
ことできる。シ−ル装置25、26は、前述の如く、ア
ウタ−シ−ルリング28,29およびインナ−シ−ルリ
ング30からなる3個のシ−ルリングを用いているので
、その切れ目33,34,35も合計3個となる。しか
し、これらの切れ目33,34,35の位置を周方向に
ずらすことによって、実質的に切れ目がなく、しかもシ
リンダの内周面に押付け可能な1つのシ−ルリングを装
着したと等価な形態が形成される。そして、環状溝27
の軸方向幅の選択等によって運転中にアウタ−シ−ルリ
ング28,29およびインナ−シ−ルリング30が軸方
向に移動するのを防止することも容易であり、しかも帯
状部材36を螺旋状に巻回して形成されたコイルばねリ
ング31で3つのシ−ルリングをシリンダ内面へ押付け
るようにしているので、線材で形成されたコイルばねリ
ングとは違って、容易に5kg/cm2 以上の力で、
しかも各部を均一に押付けることができ、結局、シ−ル
装置25,26でのガス漏れを大幅に減少させることが
できる。したがって、第2段冷却ステ−ジ17の温度上
昇を抑制でき、冷凍能力を向上させることができる。
However, the sealing device 25 having the structure of this embodiment
, 26, the amount of leakage can be significantly reduced. As described above, the seal devices 25 and 26 use three seal rings consisting of the outer seal rings 28 and 29 and the inner seal ring 30, so the cuts 33, 34, and 35 are also There will be a total of 3 pieces. However, by shifting the positions of these cuts 33, 34, and 35 in the circumferential direction, it is possible to create a configuration that is substantially seamless and is equivalent to mounting a single seal ring that can be pressed against the inner peripheral surface of the cylinder. It is formed. And the annular groove 27
It is easy to prevent the outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 from moving in the axial direction during operation by selecting the axial width of the strip member 36. Since the three seal rings are pressed against the inner surface of the cylinder using the coil spring ring 31 formed by winding, unlike the coil spring ring formed from wire, it is easy to apply a force of 5 kg/cm2 or more. ,
Moreover, each part can be pressed uniformly, and as a result, gas leakage from the sealing devices 25 and 26 can be significantly reduced. Therefore, the temperature rise in the second cooling stage 17 can be suppressed, and the refrigerating capacity can be improved.

【0027】図8には、アウタ−シ−ルリング28,2
9およびインナ−シ−ルリング30をシリンダの内周面
に押付けるばねリングとして、本実施例のように帯状部
材36を螺旋状に巻回して形成されたコイルばねリング
31を組込んだ場合R1 と、線状部材を螺旋状に巻回
して形成されたコイルばねリングを組込んだ場合R2 
と、従来装置のようなばねリングを組込んだ場合R3 
との漏れ量の比較が示されている。これは3つのシ−ル
リングの面精度条件、装着条件およびシリンダの面精度
条件を等しくして常温下で測定されたものである。
FIG. 8 shows outer seal rings 28, 2.
9 and the inner seal ring 30 against the inner circumferential surface of the cylinder, when a coil spring ring 31 formed by spirally winding the band member 36 as in this embodiment is incorporated, R1 When a coil spring ring formed by spirally winding a wire member is incorporated, R2
If a spring ring like the conventional device is installed, R3
A comparison of the leakage amount is shown. This was measured at room temperature under the same surface accuracy conditions for the three seal rings, mounting conditions, and cylinder surface accuracy conditions.

【0028】この図から判るように、帯状部材36を螺
旋状に巻回して形成されたコイルばねリング31を組込
んだ場合R1 は、漏れ量が際だって少ない。これは、
実際にインナ−シ−ルリング30の内周面に接触する部
分の面積が広いこと、コイル部分の変形に伴う反力のほ
とんどが軸心線方向に向いていること、などによってシ
−ルリングの軸方向各部および周方向各部を均一に押圧
できることによる。したがって、コイルばねリング31
は漏れ量の減少に大きく寄与している。
As can be seen from this figure, when the coil spring ring 31 formed by spirally winding the band member 36 is incorporated, the amount of leakage is significantly small in R1. this is,
The area of the part that actually contacts the inner circumferential surface of the inner seal ring 30 is large, and most of the reaction force due to deformation of the coil part is directed in the axial direction. This is because each part in the direction and the circumferential direction can be pressed uniformly. Therefore, the coil spring ring 31
contributes significantly to reducing the amount of leakage.

【0029】図9には、図14に示すシ−ル装置を組込
んだ従来の冷凍機と図3に示すシ−ル装置25(26)
を組込んだ冷凍機との冷凍曲線が示されている。横軸は
第2段冷却ステ−ジ17の温度(K) を示し、縦軸は
第2段冷却ステ−ジ17に加えた熱負荷(W) を示し
ている。 この図から判かるように、同じ温度で冷凍し得る能力は
本実施例のシ−ル装置25(26)を組込んだ冷凍機の
方が大きい。したがって、上記構成のシ−ル装置25(
26)を組込むことによって冷凍能力を向上させ得るこ
とが理解される。
FIG. 9 shows a conventional refrigerator incorporating the sealing device shown in FIG. 14 and a sealing device 25 (26) shown in FIG.
The refrigeration curve for a refrigerator incorporating a refrigeration machine is shown. The horizontal axis represents the temperature (K) of the second cooling stage 17, and the vertical axis represents the heat load (W) applied to the second cooling stage 17. As can be seen from this figure, the refrigerator incorporating the sealing device 25 (26) of this embodiment has a greater ability to freeze at the same temperature. Therefore, the sealing device 25 (
It is understood that the refrigeration capacity can be improved by incorporating 26).

【0030】なお、本実施例では、第1シリンダ14(
第2シリンダ15)を構成している材質と同じ材質で形
成された受けリング32をコイルばねリング31の内側
に装着しているので、常温下でのシ−ル性能から極低温
下でのシ−ル性能をほぼ正確に推定することができる。 すなわち、極低温下においても受けリング32とシリン
ダとの相対的な熱収縮は変わらない。したがって、常温
下での組立てに際してコイルばねリング31に与えた歪
量を極低温においても保持させることができ、結局、常
温下において確認された性能と同じ性能を極低温下で発
揮させることができる。
Note that in this embodiment, the first cylinder 14 (
Since the receiving ring 32 made of the same material as that of the second cylinder 15) is attached to the inside of the coil spring ring 31, the sealing performance at room temperature is reduced to the sealing performance at extremely low temperatures. - It is possible to estimate the performance of the system almost accurately. That is, the relative thermal contraction between the receiving ring 32 and the cylinder does not change even under extremely low temperatures. Therefore, the amount of strain given to the coil spring ring 31 during assembly at room temperature can be maintained even at extremely low temperatures, and as a result, the same performance as confirmed at room temperature can be exhibited at extremely low temperatures. .

【0031】また、本実施例では、ポリイミド樹脂を添
加した四弗化エチレン樹脂でアウタ−シ−ルリング28
,29およびインナ−シ−ルリング30をそれぞれで形
成している。ポリイミド樹脂の添加は耐摩耗性の向上に
極めて有効で、運転経過時間とともにシ−ル装置25(
26)での漏れ量が急速に増加するようなことはない。 図10にはポリイミド樹脂を添加した四弗化エチレンで
形成されたシ−ルリングを用いた場合S1 と、カ−ボ
ンの添加された四弗化エチレンで形成されたシ−ルリン
グを用いた場合S2 と、四弗化エチレンのみで形成さ
れたシ−ルリングを用いた場合S3 との運転経過時間
に対する漏れ量の増加割合が示されている。この図から
判るように、ポリイミド樹脂添加の四弗化エチレンで形
成されたシ−ルリングを用いた場合S1 においては、
運転経過時間に対す漏れ量の変化割合がきわめて小さい
。これはポリイミド樹脂の添加によって耐摩耗性が向上
したことによる。
In addition, in this embodiment, the outer seal ring 28 is made of tetrafluoroethylene resin to which polyimide resin is added.
, 29 and an inner seal ring 30, respectively. The addition of polyimide resin is extremely effective in improving wear resistance, and the sealing device 25 (
26) The amount of leakage does not increase rapidly. Figure 10 shows S1 when a seal ring made of tetrafluoroethylene added with polyimide resin is used, and S2 when a seal ring made of tetrafluoroethylene added with carbon is used. The rate of increase in leakage amount with respect to the elapsed operating time is shown for S3 and S3 when a seal ring made only of tetrafluoroethylene is used. As can be seen from this figure, in S1 when a seal ring made of tetrafluoroethylene added with polyimide resin is used,
The rate of change in leakage amount with respect to elapsed operating time is extremely small. This is due to the improvement in wear resistance due to the addition of polyimide resin.

【0032】また、本実施例では、ステンレス鋼で形成
された第1シリンダ14および第2シリンダ15の内周
面で、シ−ル装置25(26)を構成しているアウタ−
シ−ルリング28,29と接触する部分にイオン窒化処
理を施し、しかもその面制度が3.2μm以下になるよ
うに仕上げている。このイオン窒化処理層の存在は、ア
ウタ−シ−ルリング28,29の耐摩耗性向上に寄与す
る。
Furthermore, in this embodiment, the outer circumferential surfaces of the first cylinder 14 and the second cylinder 15, which are made of stainless steel, constitute the sealing device 25 (26).
The portions that come into contact with the seal rings 28 and 29 are subjected to ion nitriding treatment, and are finished so that the surface accuracy is 3.2 μm or less. The presence of this ion nitrided layer contributes to improving the wear resistance of the outer seal rings 28, 29.

【0033】図11には、ステンレス鋼製シリンダの内
周面にセラミックコ−ティング層の設けられたものを用
いた場合T1 と、ステンレス鋼製シリンダの内周面に
イオン窒化処理を施したものを用いた場合T2 と、ス
テンレス鋼のみで形成されたシリンダを用いた場合T3
 との運転経過時間に対する漏れ量の増加割合が示され
ている。この図から判るように、セラミックコ−ティン
グ層の設けられたシリンダを用いた場合T1 およびイ
オン窒化処理の施されたシリンダを用いた場合T2 に
は、漏れ量の増加割合がきわめて小さい。これは、セラ
ミックコ−ティング層やイオン窒化処理層がシ−ルリン
グの摩耗抑制に寄与していることによる。
FIG. 11 shows a case T1 in which a ceramic coating layer is provided on the inner circumferential surface of a stainless steel cylinder, and a case in which an ion nitriding treatment is applied to the inner circumferential surface of a stainless steel cylinder. T2 when using a cylinder made of stainless steel only, and T3 when using a cylinder made only of stainless steel.
The rate of increase in leakage amount with respect to the elapsed operation time is shown. As can be seen from this figure, the rate of increase in the amount of leakage is extremely small in T1 when a cylinder provided with a ceramic coating layer is used and in T2 when a cylinder subjected to ion nitriding treatment is used. This is because the ceramic coating layer and the ion nitriding layer contribute to suppressing wear of the seal ring.

【0034】また、本実施例では、シ−ル装置25(2
6)を構成しているアウタ−シ−ルリング28,29お
よびインナ−シ−ルリング30の外周面、内周面および
軸方向両端面の面精度を30μm以下に仕上げており、
しかも第1シリンダ14および第2シリンダ15の上記
アウタ−シ−ルリング28,29に接触する部分の面精
度を3.2μm以下に仕上げている。したがって、これ
らの関係によっても、運転中にアウタ−シ−ルリング2
8,29とシリンダ内周面との間、アウタ−シ−ルリン
グ28,29およびインナ−シ−ルリング30の両端面
と環状溝27の端面との間からの漏れ量を十分少なくで
きる。
Furthermore, in this embodiment, the sealing device 25 (2
The surface accuracy of the outer circumferential surface, inner circumferential surface, and both end surfaces in the axial direction of the outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 constituting 6) is finished to 30 μm or less,
Furthermore, the surface accuracy of the portions of the first cylinder 14 and the second cylinder 15 that contact the outer seal rings 28, 29 is finished to 3.2 .mu.m or less. Therefore, due to these relationships, the outer seal ring 2
The amount of leakage between the outer seal rings 28, 29 and the inner peripheral surface of the cylinder, and between the end surfaces of the annular groove 27 and both end surfaces of the outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 can be sufficiently reduced.

【0035】また、本実施例では、インナ−シ−ルリン
グ30の軸方向の幅がアウタ−シ−ルリング28,29
の軸方向の幅を足した値に設定されており、この幅が環
状溝27の軸方向の幅に対して±50μmの寸法精度に
設定されている。したがって、アウタ−シ−ルリング2
8,29およびインナ−シ−ルリング30の両端面と環
状溝27の端面との間からの漏れ量を十分少なくできる
。加えて、第1および第2ディスプレ−サ18,19を
構成している材料と同じ材料でアウタ−シ−ルリング2
8,29およびインナ−シ−ルリング30を形成してい
るので、アウタ−シ−ルリング28,29およびインナ
−シ−ルリング30の軸方向の熱収縮と環状溝27のそ
れとを等しくでき、常温で装着された際の上記寸法精度
を極低温下においても維持で、熱収縮の差に起因する漏
れ量の増加を防止することができる。
Furthermore, in this embodiment, the width of the inner seal ring 30 in the axial direction is larger than that of the outer seal rings 28, 29.
This width is set to a value that is the sum of the axial width of the annular groove 27, and this width is set to have a dimensional accuracy of ±50 μm with respect to the axial width of the annular groove 27. Therefore, outer seal ring 2
The amount of leakage between the end surfaces of the annular groove 27 and both end surfaces of the inner seal ring 30 and the annular groove 27 can be sufficiently reduced. In addition, the outer seal ring 2 is made of the same material as the first and second displacers 18 and 19.
8, 29 and the inner seal ring 30, the axial heat shrinkage of the outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30 can be made equal to that of the annular groove 27, so that By maintaining the above-mentioned dimensional accuracy when installed even at extremely low temperatures, it is possible to prevent an increase in leakage due to differences in thermal contraction.

【0036】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。すなわち、上記実施例では、第1およ
び第2ディスプレ−サ18,19をアウタ−シ−ルリン
グ28,29およびインナ−シ−ルリング30と同じ材
料、つまりポリミイド樹脂添加の四弗化エチレンで形成
しているが、これとほぼ同程度の熱収縮率を持った材料
、たとえば、四弗化エチレンや、カ−ボンあるいはグラ
スファイバ−の添加された四弗化エチレンで形成しても
よい。また、これらでディスプレ−サの全部を形成する
必要はなく、これらで環状溝27が形成される部分だけ
を形成してもよい。同様に、受けリング32もシリンダ
と同じ材料である必要はなく、シリンダ構成材料と同程
度の熱収縮率を持った材料であればよい。また、上述し
た実施例では第1および第2シリンダ14,15の内周
面にイオン窒化処理を施しているが、ガス漏れの影響が
大きいシ−ル装置側、つまり第2シリンダ15だけにイ
オン窒化処理を施すようにしてもよい。そして、シリン
ダ構成材料もステンレス鋼に限らず、チタン系の材料を
用い、これにイオン窒化処理を施したり、セラミックを
コ−ティングしたりしたものを使用しても同様の効果が
得られる。また、シリンダの内周面部分でシ−ル装置に
摺接する部分をセラミックで構成することも効果的であ
る。また、本発明に係るシ−ル装置は、極低温用冷凍機
に限らず、無潤滑が要求される類似した装置全般に適用
できることは勿論である。
Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. That is, in the above embodiment, the first and second displacers 18, 19 are made of the same material as the outer seal rings 28, 29 and the inner seal ring 30, that is, polytetrafluoroethylene added with polyimide resin. However, it may also be formed from a material having approximately the same thermal shrinkage rate as this, such as tetrafluoroethylene, or tetrafluoroethylene to which carbon or glass fiber is added. Further, it is not necessary to form the entire displacer with these, and only the portion where the annular groove 27 will be formed may be formed with these. Similarly, the receiving ring 32 does not need to be made of the same material as the cylinder, but may be any material that has a heat shrinkage rate comparable to that of the cylinder constituent material. In addition, in the embodiment described above, ion nitriding is applied to the inner peripheral surfaces of the first and second cylinders 14 and 15, but ion nitriding is applied only to the sealing device side, which is more affected by gas leakage, that is, to the second cylinder 15. A nitriding treatment may also be performed. The cylinder constituent material is not limited to stainless steel, but the same effect can be obtained by using a titanium-based material that is subjected to ion nitriding treatment or coated with ceramic. It is also effective to make the portion of the inner circumferential surface of the cylinder that comes into sliding contact with the sealing device from ceramic. Furthermore, it goes without saying that the sealing device according to the present invention can be applied not only to cryogenic refrigerators but also to similar devices in general that require no lubrication.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、簡
単な構成であるにも拘らず、広い温度範囲に亘って良好
なシ−ル機能を発揮させることができる。特に、帯状部
材を螺旋状に巻回して形成されたコイルばねリングの使
用によってシ−ルリングをシリンダの内周面に、強い力
で、しかも均一に押付けることができ、シ−ル機能を一
層向上させることができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to exhibit a good sealing function over a wide temperature range despite the simple structure. In particular, by using a coil spring ring formed by spirally winding a band member, the seal ring can be pressed against the inner peripheral surface of the cylinder with strong force and uniformly, further enhancing the sealing function. can be improved.

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

【図1】本発明の一実施例に係るシ−ル装置を組込んだ
ギホ−ド・マクマホン形冷凍機の概略縦断面図
FIG. 1 is a schematic vertical cross-sectional view of a Gifford-McMahon refrigerator incorporating a sealing device according to an embodiment of the present invention.

【図2】
同冷凍機を図1におけるC−C線に沿って切断し、矢印
方向に見た図
[Figure 2]
A diagram of the refrigerator cut along line C-C in Figure 1 and viewed in the direction of the arrow.

【図3】図2におけるD−Dに沿って切断し、矢印方向
に見た図
[Fig. 3] A view cut along DD in Fig. 2 and viewed in the direction of the arrow.

【図4】シ−ル装置に組込まれたコイルばねリングを局
部的に取出して示す平面図
[Fig. 4] A plan view showing a partially extracted coil spring ring incorporated in the sealing device.

【図5】シ−ル装置に組込まれた受けリングの平面図[Fig. 5] Plan view of the receiving ring incorporated in the sealing device


図6】シ−ル装置に組込まれたシ−ルリングの端部を取
出して示す側面図
[
Figure 6: Side view showing the end of the seal ring incorporated in the sealing device

【図7】シ−ル装置に漏れが存在しているときに起こる
各冷却ステ−ジの温度変化の計算例を示す図
[Fig. 7] A diagram showing an example of calculating the temperature change of each cooling stage when there is a leak in the sealing device.

【図8】シ
−ル装置に各種ばねリングを組込んだときに押圧力と漏
れ量との関係を示す図
[Fig. 8] A diagram showing the relationship between pressing force and leakage amount when various spring rings are installed in the sealing device.

【図9】本発明に係るシ−ル装置を組込んだ冷凍機と従
来のシ−ル装置を組込んだ冷凍機との冷凍能力特性を比
較して示す図
FIG. 9 is a diagram showing a comparison of the refrigerating capacity characteristics of a refrigerator incorporating a sealing device according to the present invention and a refrigerator incorporating a conventional sealing device.

【図10】シ−ル装置に各種シ−ルリングを組込んだと
きの運転経過時間と漏れ量との関係を示す図
[Fig. 10] A diagram showing the relationship between elapsed operating time and leakage amount when various seal rings are installed in the seal device.

【図11】
シリンダの内面処理とシ−ル装置での漏れ量との関係を
示す図
[Figure 11]
Diagram showing the relationship between the inner surface treatment of the cylinder and the amount of leakage in the sealing device

【図12】シリンダとピストンとの間に装着されるシ−
ル装置を示す図
[Figure 12] Seat installed between cylinder and piston
Diagram showing the device

【図13】図12におけるA−A線に沿って切断し、矢
印方向に見た図
[Fig. 13] A view cut along line A-A in Fig. 12 and viewed in the direction of the arrow.

【図14】図13におけるB−B線に沿って切断し、矢
印方向に見た図
[Fig. 14] A view cut along the line BB in Fig. 13 and viewed in the direction of the arrow.

【図15】従来のシ−ル装置に組込まれたシ−ルリング
の端部を取出して示す断面図。
FIG. 15 is a sectional view showing an end portion of a seal ring incorporated in a conventional sealing device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…コ−ルドヘッド、               
 2…冷媒ガス導排出系、11…シリンダ、     
               12…ディスプレ−サ
、13…モ−タ、              14…
第1シリンダ、15…第2シリンダ、        
        16…第1段冷却ステ−ジ、17…第
2段冷却ステ−ジ、          18…第1デ
ィスプレ−サ、19…第2ディスプレ−サ、     
     22,24…蓄冷材、25,26…シ−ル装
置、            27…環状溝、28,2
9…アウタ−シ−ルリング、  30…インナ−シ−ル
リング、31…コイルばねリング、         
   32…受けリング、33,34,35…切れ目、
          36…帯状部材、46…1段膨張
室、                  47…2段
膨張室。
1...Cold head,
2... Refrigerant gas introduction and discharge system, 11... Cylinder,
12...displacer, 13...motor, 14...
1st cylinder, 15...2nd cylinder,
16...first stage cooling stage, 17...second stage cooling stage, 18...first displacer, 19...second displacer,
22, 24... Cold storage material, 25, 26... Seal device, 27... Annular groove, 28, 2
9...Outer seal ring, 30...Inner seal ring, 31...Coil spring ring,
32... Reception ring, 33, 34, 35... Cut,
36...Band-shaped member, 46...1-stage expansion chamber, 47...2-stage expansion chamber.

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリンダとピストンとの間に存在する隙間
を潤滑油を使用せずにシ−ルするためのものであって、
前記ピストンの外周面に形成された環状溝と、それぞれ
が樹脂系の材料で形成されて前記環状溝内に軸方向に2
段積み重ね状態に装着された有端形の第1,第2のシ−
ルリングおよび上記第1,第2のシ−ルリングの内側に
装着された有端形の第3のシ−ルリングと、帯状の金属
板を螺旋状に巻回して形成されるととも前記第3のシ−
ルリングの内側に装着されて上記第3のシ−ルリングを
介して前記第1,第2のシ−ルリングを前記シリンダの
内周面に押し付ける有端形のコイルばねリングとを具備
してなることを特徴とするシ−ル装置。
Claim 1: A device for sealing a gap existing between a cylinder and a piston without using lubricating oil,
an annular groove formed on the outer circumferential surface of the piston;
Ended first and second sheets installed in a stacked state
a third seal ring with an end, which is attached inside the first and second seal rings; Sea
and an end-shaped coil spring ring that is attached to the inside of the cylinder ring and presses the first and second seal rings against the inner circumferential surface of the cylinder via the third seal ring. A sealing device characterized by:
【請求項2】シリンダとピストンとの間に存在する隙間
を潤滑油を使用せずにシ−ルするためのものであって、
前記ピストンの外周面に形成された環状溝と、それぞれ
が樹脂系の材料で形成されて前記環状溝内に軸方向に2
段積み重ね状態に装着された有端形の第1,第2のシ−
ルリングおよび上記第1,第2のシ−ルリングの内側に
装着された有端形の第3のシ−ルリングと、帯状の金属
板を螺旋状に巻回して形成されるととも前記第3のシ−
ルリングの内側に装着されて上記第3のシ−ルリングを
介して前記第1,第2のシ−ルリングを前記シリンダの
内周面に押し付ける有端形のコイルばねリングと、この
コイルばねリングの内側に上記コイルばねリングに接触
状態に装着された受けリングとを具備してなることを特
徴とするシ−ル装置。
Claim 2: A device for sealing a gap existing between a cylinder and a piston without using lubricating oil,
an annular groove formed on the outer circumferential surface of the piston;
Ended first and second sheets installed in a stacked state
a third seal ring with an end, which is attached inside the first and second seal rings; Sea
an end-shaped coil spring ring that is attached to the inside of the cylinder ring and presses the first and second seal rings against the inner peripheral surface of the cylinder via the third seal ring; A sealing device comprising a receiving ring mounted on the inside in contact with the coil spring ring.
【請求項3】前記受けリングは、前記シリンダを構成し
ている材質と同じ、もしくはそれに近い熱収縮率の材質
で形成されていることを特徴とする請求項2に記載のシ
−ル装置。
3. The sealing device according to claim 2, wherein the receiving ring is made of a material having a heat shrinkage rate that is the same as or close to that of the material that makes up the cylinder.
【請求項4】前記第1、第2、第3のシ−ルリングは、
ポリイミド系樹脂を添加した樹脂で形成されていること
を特徴とする請求項1または2に記載のシ−ル装置。
4. The first, second, and third seal rings include:
3. The sealing device according to claim 1, wherein the sealing device is made of a resin containing a polyimide resin.
【請求項5】前記シリンダは、ステンレス鋼またはチタ
ンで形成されており、少なくとも前記第1、第2のシ−
ルリングに接触する部分に、イオン窒化処理またはセラ
ミックコ−ティングが施されていることを特徴とする請
求項1または2に記載にシ−ル装置。
5. The cylinder is made of stainless steel or titanium, and includes at least the first and second seals.
3. The sealing device according to claim 1, wherein a portion in contact with the sealing ring is subjected to ion nitriding treatment or ceramic coating.
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