JPH046354A - Expansion device of stirling cycle refrigerating machine - Google Patents

Expansion device of stirling cycle refrigerating machine

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JPH046354A
JPH046354A JP10719390A JP10719390A JPH046354A JP H046354 A JPH046354 A JP H046354A JP 10719390 A JP10719390 A JP 10719390A JP 10719390 A JP10719390 A JP 10719390A JP H046354 A JPH046354 A JP H046354A
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JP
Japan
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displacer
cylinder
regenerator
expansion chamber
tip
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JP10719390A
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Yoshikatsu Hiratsuka
善勝 平塚
Masao Ono
正雄 大野
Makoto Hiroyasu
誠 廣保
Katsuhiko Yamada
勝彦 山田
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Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/003Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator

Abstract

PURPOSE:To enhance the temperature gradient on the base end side to improve the performance of regenerator by a method wherein a heat station which covers a cold head at the tip of a cylinder is extended toward the base end side of the cylinder, and a range on the low temperature side of the regenerator, within which gas goes into and out from a gas expansion chamber, is cooled and kept at a constant cryogenic temperature level by the cold station. CONSTITUTION:When coldness of a cryogenic temperature level is generated by a cold head 3, the cold head 3 is provided with a heat station 17. Gas goes into and out from an expansion chamber 13 within a range A with the reciprocating motion of a displacer 5 in a regenerator 9, and the heat station 17 is extended toward the base end of the cylinder 2 and up to a position to which the range A moves at the end of stroke on the base end side of the cylinder 2.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ディスプレーサの往復動によりシリンダ内膨
張室で冷媒ガスを膨張させて極低温レベルの寒冷を発生
させるスターリング冷凍機用の膨張機において、ディス
プレーサ内に収容されるリジェネレータ(再生式熱交換
器)の構造に関する。
Detailed Description of the Invention (Field of Industrial Application) The present invention relates to an expander for a Stirling refrigerator that expands refrigerant gas in an expansion chamber in a cylinder by reciprocating a displacer to generate cryogenic cold. , relates to the structure of a regenerator (regenerative heat exchanger) housed in a displacer.

(従来の技術) この種のスターリング冷凍機は、第7図に示すように、
冷媒ガスを所定周期で加圧するりニアモータ型の圧縮機
(a)と、該圧縮機(a)により加圧された冷媒ガスを
膨張させる膨張機(k)とを組み合わせたものである。
(Prior art) This type of Stirling refrigerator, as shown in Fig. 7,
This is a combination of a near-motor type compressor (a) that pressurizes refrigerant gas at a predetermined period, and an expander (k) that expands the refrigerant gas pressurized by the compressor (a).

上記圧縮機(a)は、ケーシング(b)内に形成された
密閉状のシリンダ(c)と、該シリンダ(c)内に往復
動可能に嵌挿されたピストン(e)と、該ピストン(e
)に連結されたボビン(h)、該ボビン(h)に巻き付
けられたコイル(i)、及び磁気回路を形成する磁石(
g)を有し、ピストン(e)を往復駆動するりニアモー
タ(f)と、上記ピストン(e)を往復動可能に弾性支
持するピストンスプリング(j)とを備え、コイル(i
)に所定周波数の交流を通電することで、ピストン(e
)をシリンダ(c)内で往復移動させ、シリンダ(c)
内光端の圧縮室(d)で所定周期のガス圧を発生させる
ように構成されている。
The compressor (a) includes a sealed cylinder (c) formed in a casing (b), a piston (e) fitted into the cylinder (c) so as to be able to reciprocate, and the piston ( e
), a coil (i) wound around the bobbin (h), and a magnet (
g), a near motor (f) for reciprocating the piston (e), and a piston spring (j) for elastically supporting the piston (e) in a reciprocating manner;
) by applying an alternating current of a predetermined frequency to the piston (e
) is reciprocated within the cylinder (c), and the cylinder (c)
It is configured to generate gas pressure at a predetermined period in the compression chamber (d) at the inner light end.

一方、膨張機(k)はシリンダ(L)を有し、このシリ
ンダ(Il)内にはシリンダ(Ill)内空間を先端側
の膨張室(m)と基端側の作動室(n)とに区画するフ
リーディスプレーサ(0)が往復動可能に嵌挿されてい
る。このディスプレーサ(o)は膨張室(m)及び作動
室(n)にそれぞれ連通孔(o2)、  (03)を介
して連通するリジェネレータ(01)を内蔵している。
On the other hand, the expander (k) has a cylinder (L), and the inner space of the cylinder (Ill) is divided into an expansion chamber (m) on the distal end side and a working chamber (n) on the proximal end side. A free displacer (0) partitioned into the spacer is inserted so as to be reciprocally movable. This displacer (o) has a built-in regenerator (01) that communicates with the expansion chamber (m) and the working chamber (n) through communication holes (o2) and (03), respectively.

また、作動室(n)内にはディスプレーサ(o)を往復
動可能に弾性支持するデイスプレーサスプリング(p)
が配設されている。(S)は膨張機(k)を取り付ける
真空容器で、そのフランジ(Sl)がシリンダ(N)基
端のフランジ(r)と気密状に接合される。上記作動室
(n)は結合配管(q)を介して圧縮機(a)の圧縮室
(d)に接続されており、圧縮機(a)からの増減する
冷媒ガス圧にてディスプレーサ(0)を往復動させるこ
とにより、冷媒ガスを膨張室(m)で膨張させてシリン
ダ(g)先端のコールドヘッドに寒冷を発生させるよう
に構成されている(例えば“Refrigerator
 for Cryogenic 5ensors  、
 NASA ConferencePublicati
on 22g7等参照)。
Also, within the working chamber (n) is a displacer spring (p) that elastically supports the displacer (o) in a reciprocating manner.
is installed. (S) is a vacuum container to which the expander (k) is attached, and its flange (Sl) is hermetically joined to the flange (r) at the base end of the cylinder (N). The working chamber (n) is connected to the compression chamber (d) of the compressor (a) via a connecting pipe (q), and the displacer (0) is By reciprocating the refrigerant gas, the refrigerant gas is expanded in the expansion chamber (m) and cold is generated in the cold head at the tip of the cylinder (g).
for Cryogenic 5 sensors,
NASA ConferencePublicati
on 22g7 etc.).

(発明が解決しようとする課題) ところで、このスターリング冷凍機の膨張機(k)にお
いては、第2図に示す如く、ディスプレーサ(0)に内
蔵されるリジェネレータ(01)のシリンダCD>基端
側端部が常温(例えば50” C−323K)であるの
に対し、先端は70に程度の極低温レベルであり、この
常温端と低温端との間の温度勾配が大きいほど望ましく
、リジェネレータ(ol)の効率が向上する。この温度
勾配を増大させるには例えばリジェネレータ(ol)の
伝熱面積を増やすことで達成できるが、その反面、リジ
ェネレータ(ol)の圧力損失が増大する等の問題を招
来することとなり、有効な解決策とは言えない。
(Problem to be solved by the invention) By the way, in the expander (k) of this Stirling refrigerator, as shown in FIG. 2, the cylinder CD of the regenerator (01) built in the displacer (0) is While the side end is at room temperature (for example, 50"C-323K), the tip is at a cryogenic level of about 70"C.The larger the temperature gradient between the room temperature end and the low temperature end, the more desirable the regenerator is. (ol) efficiency is improved.Increasing this temperature gradient can be achieved, for example, by increasing the heat transfer area of the regenerator (ol), but on the other hand, the pressure loss of the regenerator (ol) increases, etc. This may not be an effective solution as it may lead to other problems.

本発明の目的とするところは、上記リジェネレータの温
度勾配のつけ方を改良することにより、新たな問題を招
くことなく基端側の温度勾配の増大化を達成し、リジェ
ネレータの性能を向上させることにある。
The purpose of the present invention is to improve the temperature gradient of the regenerator, thereby increasing the temperature gradient on the proximal side without causing new problems, and improving the performance of the regenerator. It's about letting people know.

(課題を解決するための手段) 上記の目的を達成するために、請求項(1)に係る発明
の解決手段は、シリンダ先端のコールドヘッドを覆うヒ
ートステーションをシリンダ基端側に延長して、このヒ
ートステーションにより、リジェネレータの低温側端に
おいてガスが膨張室と往来する範囲を一定の極低温レベ
ルに冷却保持する。
(Means for Solving the Problems) In order to achieve the above object, the solving means of the invention according to claim (1) extends the heat station that covers the cold head at the tip of the cylinder toward the base end of the cylinder, This heat station cools and maintains the region at the cold end of the regenerator where gas flows back and forth to the expansion chamber at a constant cryogenic level.

すなわち、この発明は、第1図に示すように、先端にコ
ールドヘッド(3)を有するシリンダ(2)と、該シリ
ンダ(2)内に往復動可能に弾性支持され、シリンダ(
2)内に基端側の作動室(12)及び先端側の膨張室(
13)を区画形成するディスプレーサ(5)と、該ディ
スプレーサ(5)に内蔵され、上記作動室(12)及び
膨張室(13)に連通ずるリジェネレータ(9)とを備
え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴って膨張室(1
3)で冷媒ガスを膨張させることにより、コールドヘッ
ド(3)に極低温レベルの寒冷を発生させるようにした
スターリング冷凍機の膨張機を前提とするものである。
That is, as shown in FIG. 1, the present invention includes a cylinder (2) having a cold head (3) at its tip, and a cylinder (2) that is elastically supported within the cylinder (2) so as to be able to reciprocate.
2) Inside the proximal side working chamber (12) and distal side expansion chamber (
13), and a regenerator (9) built into the displacer (5) and communicating with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). The expansion chamber (1
3) is based on an expander of a Stirling refrigerator that generates cryogenic cold in the cold head (3) by expanding the refrigerant gas.

そして、その特徴は、上記コールドヘッド(3)にヒー
トステーション(17)が設けられ、該ヒートステーシ
ョン(17)は、リジェネレータ(9)においてディス
プレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間で
ガスが往来する範囲(A)がディスプレーサ(5)のシ
リンダ(2)基端側のストロークエンドで移動する位置
までシリンダ(2)基端側に延びていることにある。
The feature is that the cold head (3) is provided with a heat station (17), and the heat station (17) is connected to the expansion chamber (13) as the displacer (5) reciprocates in the regenerator (9). The range (A) in which gas flows back and forth extends toward the base end of the cylinder (2) to a position where the displacer (5) moves at the stroke end of the base end of the cylinder (2).

また、請求項(2に係る発明の解決手段は、リジェネレ
ータにおける低温側及び常温側のマトリックス特性を異
ならせ、低温側のマトリックスは常温側よりも熱伝導率
を大きくする。
Moreover, the solving means of the invention according to claim 2 differs in the matrix characteristics on the low temperature side and the normal temperature side in the regenerator, and the matrix on the low temperature side has a higher thermal conductivity than that on the normal temperature side.

すなわち、具体的には、この発明は、第3図に示す如く
、上記前提の膨張機に対し、ディスプレーサ(5)内に
充填された多数のマトリックス(10)、  (11)
からなるリジェネレータ(9)の先端側において、ディ
スプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間
でガスが往来する範囲(A)に、例えばステンレス鋼等
からなる基端側マトリックス(11)よりも熱伝導率の
大きい例えば銅製等のマトリックス(10)を充填する
Specifically, as shown in FIG. 3, the present invention provides a large number of matrices (10), (11) filled in the displacer (5) for the expander based on the above premise.
On the distal end side of the regenerator (9), a proximal matrix made of, for example, stainless steel is placed in the range (A) where gas flows back and forth between the expansion chamber (13) and the displacer (5) as the displacer (5) reciprocates. A matrix (10) made of copper or the like having a higher thermal conductivity than (11) is filled.

さらに、請求項(3)に係る発明では、第4図に示すよ
うに、ディスプレーサ(5)先端を閉塞するヘッド(7
)にマトリックス収容空間(7b)を形成して、該空間
(7b)に上記と同様の熱伝導率の大きい銅等のマトリ
ックス(1o)を特徴する 請求項(4)に係る発明では、第5図に示す如く、上記
リジェネレータ(9)をディスプレーサ(5)内に層状
に充填された多数の金属製メツシュ(10a)、  (
10b)で構成し、このリジェネレータ(9)の先端側
においてディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(
13)との間でガスが往来する範囲(A)に、基端側よ
りも粗いメツシュ(10b)を充填する。
Furthermore, in the invention according to claim (3), as shown in FIG.
In the invention according to claim (4), a matrix accommodation space (7b) is formed in the space (7b), and a matrix (1o) made of copper or the like having a high thermal conductivity similar to that described above is provided in the space (7b). As shown in the figure, a large number of metal meshes (10a) in which the regenerator (9) is filled in a displacer (5) in a layered manner (
10b), and an expansion chamber (
13) A mesh (10b) coarser than the base end side is filled in the area (A) where gas flows back and forth between the base end side and the base end side.

また、請求項(5)に係る発明では、第6図に示すよう
に、上記請求項(3)に係る発明と同様に、ディスプレ
ーサ(5)先端のヘッド(7)にマトリックス収容空間
(7b)を形成して、該空間(7b)に粗い金属製メツ
シュ(10b)を収容する。
Further, in the invention according to claim (5), as shown in FIG. A coarse metal mesh (10b) is accommodated in the space (7b).

尚、ディスプレーサ(5)が往動時に中立位置(M)か
らストロークの半分だけ先端側に前進すると、膨張室(
13)内のガスがリジェネレータ(9)内に入り、逆に
、復動時にディスプレーサ(5)が中立位置(M)から
ストロークの半分だけシリンダ(2)基端側に後退する
と、リジェネレータ(9)内からガスが出て膨張室(1
3)に入る。このため、上記の「リジェネレータ(9)
においてディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(
13)との間でガスが往来する範囲(A)」は、換言す
ると、リジェネレータ(9)の先端から基端側ヘディス
プレーサ(5)の略ストローク分だけ離れた範囲である
といえる。
Note that when the displacer (5) moves forward from the neutral position (M) toward the distal end by half the stroke, the expansion chamber (
13) enters the regenerator (9), and conversely, when the displacer (5) retreats from the neutral position (M) toward the proximal end of the cylinder (2) by half the stroke during the double movement, the regenerator ( 9) Gas comes out from inside and expands into the expansion chamber (1
3) Enter. For this reason, the above “Regenerator (9)
As the displacer (5) reciprocates, the expansion chamber (
In other words, the range (A) in which gas flows back and forth between the regenerator (9) and the regenerator (9) can be said to be the range approximately equal to the stroke of the proximal head displacer (5).

(作用) 上記の構成により、請求項(1)に係る発明では、膨張
機の作動時、シリンダ(2)内でのディスプレーサ(5
)の往復動により膨張室(13)でガスが膨張して、シ
リンダ(2)先端のコールドヘッド(3)が極低温レベ
ルに冷却され、これに伴い、コールドヘッド(3)に設
けられたヒートステーション(17)も冷却される。こ
のヒートステーション(17)は、リジェネレータ(9
)においてディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室
(13)との間でガスが往来する範囲(A)がディスプ
レーサ(5)のシリンダ(2)基端側ストロークエンド
で移動する位置まで延びているので、このヒートステー
ション(17)により上記ガス往来範囲(A)がディス
プレーサ(5)の往復動に拘らず常に冷却され、その範
囲(A)のガスが極低温レベルに保たれることとなる。
(Function) With the above configuration, in the invention according to claim (1), when the expander is operated, the displacer (5) in the cylinder (2)
), the gas expands in the expansion chamber (13), and the cold head (3) at the tip of the cylinder (2) is cooled to an extremely low temperature level. Station (17) is also cooled. This heat station (17) is equipped with a regenerator (9).
), the range (A) in which gas flows back and forth between the expansion chamber (13) and the expansion chamber (13) as the displacer (5) reciprocates extends to the position where the displacer (5) moves at the proximal stroke end of the cylinder (2). Therefore, the gas flow range (A) is constantly cooled by this heat station (17) regardless of the reciprocation of the displacer (5), and the gas in that range (A) is kept at an extremely low temperature level. .

従って、リジェネレータ(9)では上記ガス往来範囲(
A)を除いた基端側の部分で常温から極低温レベルまで
の温度勾配がつき、その温度勾配が大きくなり、よって
リジェネレータ(9)の性能が向上する。
Therefore, in the regenerator (9), the above gas flow range (
There is a temperature gradient from normal temperature to a cryogenic level in the proximal portion except for A), and the temperature gradient becomes large, thereby improving the performance of the regenerator (9).

また、この大きな温度勾配はりジェネレータ(9)先端
のガス往来範囲(A)を除いた部分で生じるので、その
範囲は比較的短く、圧力損失はさほど増大しない。
Furthermore, since this large temperature gradient occurs in a portion other than the gas flow range (A) at the tip of the beam generator (9), the range is relatively short and the pressure loss does not increase significantly.

請求項(Zに係る発明では、リジェネレータ(9)先端
側のガス往来範囲(A)に熱伝導率の大きい例えば銅製
等のマトリックス(10)が充填され、残りの常温側部
分には熱伝導率の小さい例えばステンレス鋼等からなる
基端側マトリックス(11)が充填されているため、ガ
スの温度が低下し易くなり、このことにより温度勾配を
増大させることができる。これに対し、ガス往来範囲(
A)のマトリックス(10)は熱伝導率が大きいので、
そのマトリックス(10)の温度は極低温レベルに冷却
保持される。よって、上記と同様の作用効果が得られる
In the invention according to claim Z, the gas flow range (A) on the tip side of the regenerator (9) is filled with a matrix (10) made of copper or the like having high thermal conductivity, and the remaining room temperature side part is filled with a thermally conductive matrix (10). Since the proximal matrix (11) made of stainless steel or the like having a low index is filled, the gas temperature tends to decrease, thereby increasing the temperature gradient. range(
Since matrix (10) in A) has high thermal conductivity,
The temperature of the matrix (10) is kept cool at cryogenic levels. Therefore, the same effects as above can be obtained.

また、請求項(3)に係る発明では、ディスプレーサ(
5)先端を閉塞するヘッド(7)のマトリックス収容空
間(7b)に熱伝導率の大きい銅等のマトリックス(1
0)が収容されているので、リジェネレータ(9)先端
の温度をより安定して極低温レベルに保持することがで
きる利点がある。
Further, in the invention according to claim (3), the displacer (
5) A matrix (1
0), there is an advantage that the temperature at the tip of the regenerator (9) can be more stably maintained at an extremely low temperature level.

請求項(4)に係る発明では、リジェネレータ(9)先
端のガス往来範囲(A)に充填されたメツシュ(10b
)は粗いので、そのガスとの熱交換効率が低い。一方、
残りのメツシュ(10a)は細かいので、ガスとの熱交
換効率が良く、ガスは容易に冷却される。従って、上記
と同様の作用効果が得られる。
In the invention according to claim (4), the mesh (10b) filled in the gas flow range (A) at the tip of the regenerator (9)
) is rough, so the heat exchange efficiency with that gas is low. on the other hand,
Since the remaining mesh (10a) is fine, it has good heat exchange efficiency with the gas, and the gas is easily cooled. Therefore, the same effects as above can be obtained.

また、請求項(5)に係る発明では、ディスプレーサ(
5)先端のヘッド(7)のマトリックス収容空間(7b
)に粗い金属製メツシュ(10b)が収容されているの
で、上記請求項(3)に係る発明と同様の作用効果を奏
することができる。
Further, in the invention according to claim (5), the displacer (
5) Matrix accommodation space (7b) of the head (7) at the tip
) is accommodated in the rough metal mesh (10b), so it is possible to achieve the same effect as the invention according to claim (3) above.

(第1実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。(First example) Embodiments of the present invention will be described below based on the drawings.

第1図において、(1)は本発明の第1実施例に係るフ
リーディスプレーサ型スターリング冷凍機の膨張機を示
し、この膨張機(1)はりニアモータ圧縮機(31)と
結合配管(30)により連結されている。上記圧縮機(
31)は「従来の技術」の項で説明したものと同じ構成
であるので(第7図参照)、ここでは詳細な説明を省略
する。
In FIG. 1, (1) shows an expander of a free displacer type Stirling refrigerator according to the first embodiment of the present invention, and this expander (1) is connected to a near motor compressor (31) and a coupling pipe (30). connected. The above compressor (
31) has the same configuration as that explained in the section of "Prior Art" (see FIG. 7), so detailed explanation will be omitted here.

上記膨張機(1)は、先端が閉塞された有底円筒状のシ
リンダ(2)と、該シリンダ(2)の基端側外周に外嵌
合された取付フランジ(18)とを備えている。上記シ
リンダ(2)の基端開口は閉塞部材(4)によって気密
状に閉塞され、シリンダ(2)の先端はコールドヘッド
(3)とされている。シリンダ(2)内にはフリーディ
スプレーサ(5)が往復動可能に嵌挿されており、この
ディスプレーサ(5)によりシリンダ(2)内がシリン
ダ(2)基端側の作動室(12)と先端側の膨張室(1
3)とに区画形成されている。
The expander (1) includes a bottomed cylindrical cylinder (2) with a closed end and a mounting flange (18) externally fitted to the outer periphery of the proximal end of the cylinder (2). . The proximal opening of the cylinder (2) is hermetically closed by a closing member (4), and the distal end of the cylinder (2) is a cold head (3). A free displacer (5) is fitted into the cylinder (2) so as to be able to reciprocate, and this displacer (5) separates the inside of the cylinder (2) from the working chamber (12) on the proximal end of the cylinder (2) and the distal end. Side expansion chamber (1
3) It is divided into two parts.

そして、上記ディスプレーサ(5)は、ステンレス鋼等
の薄肉金属からなる円筒体の両端開口をそれぞれヘッド
(6)、  (7)により気密状に閉塞したケース(8
)を備え、このケース(8)内にはりジェネレータ(9
)(再生式熱交換器)が収容されている。このリジェネ
レータ(9)は、リジェネレータマトリックスとしての
多数の銅製円板状メツシュ(10)、  (10)、・
・・をケース(8)内にその長さ方向(軸方向)に積層
して充填したものである。
The displacer (5) has a case (8) in which the openings at both ends of a cylindrical body made of a thin metal such as stainless steel are hermetically closed by heads (6) and (7), respectively.
) and a beam generator (9) inside this case (8).
) (regenerative heat exchanger) is housed. This regenerator (9) has a large number of copper disk-shaped meshes (10), (10), .
... are stacked and filled in the case (8) in its length direction (axial direction).

上記ヘッド(6)、  (7)にはそれぞれケース(8
)内のりジェネレータ(9)を膨張室(13)及び作動
室(12)に連通させる連通孔(6g)。
The above heads (6) and (7) each have a case (8).
) A communication hole (6g) that communicates the internal pressure generator (9) with the expansion chamber (13) and the working chamber (12).

(7a)が開口されており、膨張室(13)で膨張した
低温の冷媒ガスが作動室(12)に向かうときには、該
冷媒ガスによりリジェネレータ(9)を冷却してそれに
冷熱を蓄え、逆に常温の冷媒ガスが作動室(12)から
膨張室(13)に向かうときには、リジェネレータ(9
)によりガスを冷却するようになされている。
(7a) is opened, and when the low-temperature refrigerant gas expanded in the expansion chamber (13) heads toward the working chamber (12), the regenerator (9) is cooled by the refrigerant gas, storing cold heat therein, and vice versa. When the refrigerant gas at room temperature goes from the working chamber (12) to the expansion chamber (13), the regenerator (9
) to cool the gas.

また、上記作動室(12)内には、ディスプレーサ(5
)を往復動可能に弾性支持するコイルばねからなるデイ
スプレーサスプリング(16)が配設されている。この
スプリング(16)は、上記閉塞部材(4)の先端側(
ディスプレーサ(5)側)に形成したばね止め(4a)
と、ディスプレーサ(5)のケース(8)における常温
側ヘッド(6)基端に形成したばね止め(6b)との間
に伸縮可能に架設されており、このスプリング(16)
のばね定数により決まる所定周波数と、圧縮機(31)
のガス圧変動の周期とでディスプレーサ(5)の往復動
動作形態を決定する。
Further, in the working chamber (12), there is a displacer (5).
) is provided with a displacer spring (16) made of a coil spring that elastically supports the reciprocating movement of the displacer spring (16). This spring (16) is connected to the distal end side (
Spring stopper (4a) formed on the displacer (5) side)
and a spring stopper (6b) formed at the base end of the normal temperature side head (6) in the case (8) of the displacer (5), and this spring (16)
A predetermined frequency determined by the spring constant of the compressor (31)
The reciprocating motion mode of the displacer (5) is determined by the period of gas pressure fluctuation.

一方、上記取付フランジ(18)は、膨張機(1)を真
空容器(19)に取り付けるためのもので、シリンダ(
2)基端に外嵌合されたボス部(18a)と、そのシリ
ンダ(2)先端側の端部に形成されたフランジ部(18
b)とからなり、フランジ部(18b)のシリンダ(2
)先端側面にはシールリング(20)を嵌合するための
環状嵌合溝(18c)が同心状に形成されている。真空
容器(19)はシリンダ(2)を一定間隙をあけて嵌挿
可能な有底円筒状のもので、その開口端には上記取付フ
ランジ(18)のフランジ部(18b)と同径のフラン
ジ部(19a)が形成されており、この両フランジ部(
18b)、  (19a)を密接させて、真空容器(1
9)内をシールするようにしている。
On the other hand, the mounting flange (18) is for attaching the expander (1) to the vacuum container (19), and the mounting flange (18) is for attaching the expander (1) to the vacuum container (19).
2) A boss part (18a) externally fitted to the base end, and a flange part (18a) formed at the distal end of the cylinder (2).
b), and the cylinder (2) of the flange part (18b).
) An annular fitting groove (18c) for fitting the seal ring (20) is concentrically formed on the side surface of the tip. The vacuum container (19) has a bottomed cylindrical shape into which the cylinder (2) can be inserted with a certain gap, and the open end thereof has a flange having the same diameter as the flange portion (18b) of the mounting flange (18). portion (19a) is formed, and both flange portions (
18b) and (19a) in close contact with each other, and vacuum container (1
9) The inside is sealed.

上記閉塞部材(4)の中心部にはシリンダ(2)内の作
動室(12)に連通ずるガス導入口(4b)がシリンダ
軸線方向に沿って貫通形成され、該ガス導入口(4b)
には上記圧縮機(31)に接続された結合配管(30)
がシールされて連結されており、圧縮機(31)からの
冷媒ガス圧によりディスプレーサ(5)を往復動させて
冷媒ガスを膨張室(13)で膨張させることにより、シ
リンダ(2)先端のコールドヘッド(3)に寒冷を発生
させるようになされている。
A gas inlet (4b) communicating with the working chamber (12) in the cylinder (2) is formed through the center of the closing member (4) along the cylinder axis direction, and the gas inlet (4b)
is a coupling pipe (30) connected to the compressor (31).
are connected in a sealed manner, and the refrigerant gas pressure from the compressor (31) causes the displacer (5) to reciprocate and expand the refrigerant gas in the expansion chamber (13). It is designed to generate cold in the head (3).

さらに、上記シリンダ(2)先端のコールドヘッド(3
)にはそれと伝熱可能のキャップ状のヒートステーショ
ン(17)が一体的に取り付けられている。そして、デ
ィスプレーサ(5)の往復動に伴って膨張室(13)の
ガスがリジェネレータ(9)に出入りし、リジェネレー
タ(9)と膨張室(13)との間でガスが往来するが、
本発明の特徴として、上記ヒートステーション(17)
は、ディスプレーサ(5)がシリンダ(2)基端側のス
トロークエンドにあるときに、上記リジェネレータ(9
)先端でのガス往来範囲(A)(図で破線の斜線にて示
す)においてシリンダ基端側の端部が位置付けられる位
置までシリンダ(2)基端側に延びている。
Furthermore, the cold head (3) at the tip of the cylinder (2) is
) is integrally attached with a cap-shaped heat station (17) capable of transmitting heat. As the displacer (5) reciprocates, gas in the expansion chamber (13) enters and exits the regenerator (9), and gas flows back and forth between the regenerator (9) and the expansion chamber (13).
As a feature of the present invention, the heat station (17)
When the displacer (5) is at the stroke end on the base end side of the cylinder (2), the regenerator (9)
) Extends toward the base end of the cylinder (2) to a position where the end portion on the base end side of the cylinder is positioned in the gas flow range (A) at the tip (indicated by the dashed diagonal line in the figure).

尚、(14)はディスプレーサ(5)の常温側ヘッド(
6)周りに配置された常温側シール、(15)は同様に
低温側ヘッド(7)周りに配置された低温側シールであ
る。
In addition, (14) is the normal temperature side head (
6) A normal temperature side seal placed around the head (15) is a low temperature side seal similarly placed around the low temperature side head (7).

次に、上記実施例の作動について説明する。Next, the operation of the above embodiment will be explained.

冷凍機の運転に伴い、圧縮機(31)におけるリニアモ
ータの作動によりピストンがシリンダ内で往復動じ、こ
のピストンの往復移動により圧縮室の容積が増減変化し
、圧縮室内部の冷媒が所定周期で加圧されて所定周期の
圧力波が生じる。この圧縮室は結合配管(30)を介し
て膨張機(1)の作動室(12)に連通しているため、
圧縮室の圧力が高くなったときには、加圧された冷媒ガ
スが作動室(12)に供給されて該作動室(12)内の
圧力が高くなる。この圧力の上昇により作動室(12)
と膨張室(13)との間に差が生じ、この圧力差によっ
てディスプレーサ(5)がストロークの中立位W (M
)からデイスプレーサスプリング(16)を伸長させな
がらシリンダ(2)先端側に移動し、膨張室(13)の
圧力が上昇する。この作動室(12)はディスプレーサ
(5)内のりジェネレータ(9)を介して膨張室(13
)に連通しているので、次の段階ではガスがリジェネレ
ータ(9)を通って冷却されながら膨張室(13)に流
れ、両室(13)、  (12)の差圧がなくなり、デ
ィスプレーサ(5)はスプリング(16)の収縮力によ
りシリンダ(2)基端側に移動して元の中立位置(M)
に戻る。この後、直ちに、圧縮機(31)のピストンが
後退して圧縮室の圧力が低下する。このため、作動室(
12)内の冷媒ガスが結合配管(30)を介して圧縮機
(31)に戻り、作動室(12)内の圧力が膨張室(1
3)よりも低下する。この作動室(12)と膨張室(1
3)との圧力差によってディスプレーサ(5)が今度は
デイスプレーサスプリング(16)を収縮させながら中
立位置(M)からシリンダ(2)基端側に移動し、膨張
室(13)内の冷媒ガスが断熱膨張して寒冷が発生する
。次の段階では上記膨張後のガスが膨張室(13)から
ディスプレーサ(5)内を通ってリジェネレータ(9)
に冷熱を与えながら作動室(12)に向かって流れ、両
室(12)、  (1B)の差圧がなくなり、ディスプ
レーサ(5)はスプリング(16)の伸長力によりシリ
ンダ(2)先端側に移動して元の位置に戻る。以上によ
り1サイクルが終了し、以後、同様のサイクルを繰り返
すことで、シリンダ(2)先端のコールドヘッド(3)
及びそれと一体的のヒートステーション(17)が徐々
に極低温レベルまで冷却される。
As the refrigerator operates, the piston reciprocates within the cylinder due to the operation of the linear motor in the compressor (31), and the volume of the compression chamber increases or decreases due to the reciprocating movement of the piston, and the refrigerant inside the compression chamber changes at a predetermined period. Pressure is applied to generate pressure waves with a predetermined period. Since this compression chamber communicates with the working chamber (12) of the expander (1) via the coupling pipe (30),
When the pressure in the compression chamber becomes high, pressurized refrigerant gas is supplied to the working chamber (12) and the pressure in the working chamber (12) increases. Due to this pressure increase, the working chamber (12)
and the expansion chamber (13), and this pressure difference causes the displacer (5) to move to the neutral position W (M
), the displacer spring (16) moves toward the distal end of the cylinder (2) while extending, and the pressure in the expansion chamber (13) increases. This working chamber (12) is connected to the expansion chamber (13) via a glue generator (9) in the displacer (5).
), so in the next step, the gas passes through the regenerator (9) and flows into the expansion chamber (13) while being cooled, and the differential pressure between the two chambers (13) and (12) disappears, causing the displacer ( 5) moves toward the proximal end of the cylinder (2) due to the contraction force of the spring (16) and returns to its original neutral position (M).
Return to Immediately thereafter, the piston of the compressor (31) retreats and the pressure in the compression chamber decreases. For this reason, the working chamber (
The refrigerant gas in the working chamber (12) returns to the compressor (31) via the coupling pipe (30), and the pressure in the working chamber (12) increases to the expansion chamber (12).
3). This working chamber (12) and expansion chamber (1
3), the displacer (5) moves from the neutral position (M) toward the base end of the cylinder (2) while contracting the displacer spring (16), causing the refrigerant in the expansion chamber (13) to Gas expands adiabatically and generates cold. In the next step, the expanded gas passes from the expansion chamber (13) into the displacer (5) and into the regenerator (9).
flows toward the working chamber (12) while imparting cold energy to the air, the differential pressure between the two chambers (12) and (1B) disappears, and the displacer (5) moves toward the tip of the cylinder (2) due to the expansion force of the spring (16). Move and return to original position. One cycle is completed by the above, and by repeating the same cycle, the cold head (3) at the tip of the cylinder (2)
and an integral heat station (17) are gradually cooled to cryogenic levels.

上記ヒートステーション(17)は、ディスプレーサ(
5)がシリンダ(2)基端側のストロークエンドにある
ときに、リジェネレータ(9)先端での膨張室(13)
とのガス往来範囲(A)が位置付けられる位置までシリ
ンダ(2)基端側に延びているため、上記ガス往来範囲
(A)はディスプレーサ(5)の往復動に拘らず常に極
低温レベルのヒートステーション(17)により冷却さ
れ、そのガス温度は極低温レベルに保たれる。従って、
第2図に実線にて示す如く、リジェネレータ(9)では
上記極低温レベルとなるガス往来範囲(A)以外の部分
で常温部から低温部までの温度勾配が生じ、その温度勾
配が大きくなり、よってリジェネレータ(9)の性能が
向上する。
The heat station (17) has a displacer (
5) is at the stroke end on the base end side of the cylinder (2), the expansion chamber (13) at the tip of the regenerator (9)
Since the gas flow range (A) extends toward the proximal end of the cylinder (2) to the position where the gas flow range (A) is located, the gas flow range (A) is always kept at a cryogenic level of heat regardless of the reciprocating movement of the displacer (5). Cooled by station (17), the gas temperature is kept at cryogenic levels. Therefore,
As shown by the solid line in Fig. 2, in the regenerator (9), a temperature gradient occurs from the normal temperature part to the low temperature part in areas other than the gas flow range (A) where the cryogenic level is reached, and the temperature gradient becomes larger. , thus improving the performance of the regenerator (9).

また、こうしてリジェネレータ(9)先端のガス往来範
囲(A)を除いた短い範囲で大きな温度勾配が生じるの
で、圧力損失は増大しない。
Further, since a large temperature gradient is generated in a short range excluding the gas flow range (A) at the tip of the regenerator (9), pressure loss does not increase.

(第2実施例) 第3図は第2実施例を示しく尚、以下の各実施例では、
第1図と同じ部分について同じ符号を付してその詳細な
説明は省略する)、リジェネレータ(9)の構造を変え
たものである。
(Second Embodiment) FIG. 3 shows the second embodiment. In each of the following embodiments,
The same parts as in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals and detailed explanation thereof is omitted), and the structure of the regenerator (9) is changed.

すなわち、この実施例では、シリンダ(2)先端のコー
ルドヘッド(3)に設けられるヒートステーション(1
7’)は上記実施例とは異なり、通常の長さとされてい
る。その代わり、ケース(8)内に充填されるリジェネ
レータマトリックスが2種類とされ、リジェネレータ(
9)の先端側において膨張室(13)との間でガスが往
来する範囲(A)には熱伝導率の大きい多数の銅製のメ
ツシュ(10)、  (10)、・・・が積層状態に充
填されている一方、残りの常温側部分には、熱伝導率が
悪くかつガスとの伝熱面積の大きい多数のステンレス鋼
製メツシュ(11)、  (11)、・・・が積層状態
に充填されている。
That is, in this embodiment, the heat station (1) provided in the cold head (3) at the tip of the cylinder (2)
7') is different from the above embodiment and has a normal length. Instead, there are two types of regenerator matrices filled in the case (8), and the regenerator (
9), a large number of copper meshes (10), (10), etc. with high thermal conductivity are stacked in the area (A) where gas flows back and forth between the expansion chamber (13) and the expansion chamber (13). On the other hand, the remaining part on the room temperature side is filled with a large number of stainless steel meshes (11), (11), etc., which have poor thermal conductivity and a large heat transfer area with the gas, in a stacked state. has been done.

したがって、この実施例では、リジェネレータ(9)先
端側におけるガス往来範囲(A)に充填されている銅製
メツシュ(10)、  (10)、・・・の熱伝導率は
大きいので、その温度が極低温レベルに冷却保持される
。これに対し、シリンダ(2)基端側のステンレス鋼製
メツシュ(11) 、  (11)、・・・は熱伝導率
が悪くかつ伝熱面積が大きいので、ガスの温度が低下し
易い。このことにより、ステンレス鋼製メツシュ(11
)、  (11)、・・・の充填部分で温度勾配がつき
、その温度勾配を増大でき、よって、上記実施例と同様
の効果が得られる。
Therefore, in this embodiment, since the thermal conductivity of the copper meshes (10), (10), etc. filled in the gas flow range (A) on the tip side of the regenerator (9) is high, the temperature thereof is It is kept cooled to cryogenic levels. On the other hand, the stainless steel meshes (11), (11), . This allows stainless steel mesh (11
), (11), . . . , a temperature gradient is created in the filled portion, and the temperature gradient can be increased, so that the same effect as in the above embodiment can be obtained.

(第3実施例) 第4図は第3実施例を示し、銅製メツシュ(10)、(
10)、・・・をディスプレーサ(5)の先端側ヘッド
(7′)にも充填したものである。
(Third Embodiment) Figure 4 shows a third embodiment, in which a copper mesh (10), (
10), . . . are also filled in the distal head (7') of the displacer (5).

すなわち、ディスプレーサ(5)の低温側ヘッド(7′
)は、基端側に開口する有底の円形箱状の部材で構成さ
れ、その底壁の中心に連通孔(7a/ )が形成されて
いる。そして、ヘッド(7′)の内部にはマトリックス
収容空間(7b’)が設けられ、この空間(7b’ )
にもケース(8)先端部と同様の多数の円板状の銅製メ
ツシュ(10)(10)、・・・が積層して充填されて
いる。
That is, the low temperature side head (7') of the displacer (5)
) is composed of a circular box-shaped member with a bottom that opens on the proximal end side, and a communicating hole (7a/ ) is formed in the center of the bottom wall. A matrix accommodation space (7b') is provided inside the head (7'), and this space (7b')
Also, a large number of disc-shaped copper meshes (10), (10), etc., similar to those at the tip of the case (8), are stacked and filled.

この実施例では、ディスプレーサ(5)先端側のヘッド
(7′)にも熱伝導率の大きい銅製メツシュ(10)、
  (10)、・・・が収容されているので、通常のヘ
ッド構造に比べ、リジェネレータ(9)先端の温度をよ
り安定して極低温レベルに保持できる。
In this embodiment, a copper mesh (10) with high thermal conductivity is also installed on the head (7') on the distal end side of the displacer (5).
(10), . . . are accommodated, the temperature at the tip of the regenerator (9) can be more stably maintained at an extremely low temperature level compared to a normal head structure.

(第4実施例) 第5図は第4実施例を示し、リジェネレータマトリック
スを全て同じ例えば銅製メツシュ(10)(10)、・
・・で構成し、その代わり、メツシュの粗さを先端側と
基端側とで変更した。
(Fourth Embodiment) FIG. 5 shows a fourth embodiment, in which all the regenerator matrices are the same, for example, copper meshes (10) (10),
Instead, the roughness of the mesh was changed between the distal end and the proximal end.

つまり、リジェネレータ(9)の先端側において膨張室
(13)との間のガス往来範囲(A)にはメツシュ番号
の小さい粗い多数の銅製メツシュ(10b)、  (1
0b)、・・・が充填され、一方、残りの常温側部分に
は、同じ銅製でもメツシュ番号の大きい細かいメツシュ
(10a)、  (10a)・・・が充填されている。
In other words, in the gas flow range (A) between the distal end side of the regenerator (9) and the expansion chamber (13), there are many coarse copper meshes (10b) with small mesh numbers, (1
0b), . . . are filled, while the remaining room temperature side portion is filled with fine meshes (10a), (10a), . . . which are made of copper but have larger mesh numbers.

したがって、このようにすると、リジェネレータ(9)
先端のガス往来範囲(A)に充填されたメツシュ(10
b)、 (10b)、・・・は粗いので、そのガスとの
熱交換効率が低くなる。一方、残りのメツシュ(10a
)、  (10a)、・・・は細かいので、ガスとの熱
交換効率が良く、ガスは容易に冷却される。よって、上
記第2実施例と同様の作用効果が得られる。
Therefore, if you do this, regenerator (9)
The mesh (10
b), (10b), ... are rough, so the heat exchange efficiency with the gas becomes low. Meanwhile, the remaining mesh (10a
), (10a), ... are fine, so they have good heat exchange efficiency with the gas, and the gas is easily cooled. Therefore, the same effects as in the second embodiment can be obtained.

(第5実施例) また、第6図に示すように、ディスプレーサ(5)先端
のヘッド(7′)にマトリックス収容空間(7b’ )
を形成して、その空間(7b’ )に粗い銅製メツシュ
(10b)、  (10b)、・・・を収容してもよく
、上記第3実施例と同様の作用効果を奏することができ
る。
(Fifth Embodiment) Furthermore, as shown in FIG. 6, a matrix accommodation space (7b') is provided in the head (7') at the tip of the displacer (5).
may be formed and the coarse copper meshes (10b), (10b), .

(発明の効果) 以上の説明のように、請求項(1)に係る発明によると
、スターリング冷凍機の膨張機において、シリンダ先端
のコールドヘッドを覆うヒートステーションを、リジェ
ネレータにおける膨張室とのガス往来範囲がディスプレ
ーサのシリンダ基端側のストロークエンドにあるリジェ
ネレータにおける膨張室とのガス往来範囲までシリンダ
基端側に延ばしたことにより、ガス往来範囲をディスプ
レーサの往復動に拘らず常に冷却して、そのガスを極低
温レベルに保つことができ、圧力損失の増大を招くこと
なく、リジェネレータでの常温から極低温レベルまでの
温度勾配を大きくして、リジェネレータ効率の向上を図
ることができる。
(Effect of the invention) As described above, according to the invention according to claim (1), in the expander of a Stirling refrigerator, the heat station covering the cold head at the tip of the cylinder is connected to the expansion chamber in the regenerator. By extending the gas flow range toward the cylinder base end to the expansion chamber in the regenerator located at the stroke end of the displacer on the cylinder base end side, the gas flow range is constantly cooled regardless of the reciprocating movement of the displacer. , the gas can be kept at cryogenic levels, increasing the temperature gradient from room temperature to cryogenic levels in the regenerator without increasing pressure loss, and improving regenerator efficiency. .

また、請求項(2及び(3)に係る発明では、リジエネ
レータにおける低温側及び常温側のマトリックス材料を
異ならせ、低温側のマトリックスは常温側よりも熱伝導
率の大きい材料を使用した。また、請求項(4)及び(
5)に係る発明では、低温側には常温側よりも粗い金属
製メツシュを使用した。従って、これらの発明によると
、リジェネレータ基端側のマトリックスとガスとの熱交
換はスムーズに行われ、ガスの温度が低下し易く、温度
勾配を増大させることができる一方、ガス往来範囲のマ
トリックスはガスとの熱交換が行われ難く、そのマトリ
ックスの温度は極低温レベルに冷却保持され、よって同
様の効果を得ることができる。
Further, in the invention according to claims (2 and (3)), the matrix materials on the low temperature side and the room temperature side of the regenerator are made different, and the matrix on the low temperature side uses a material having a higher thermal conductivity than that on the room temperature side. Claim (4) and (
In the invention according to 5), a coarser metal mesh is used on the low temperature side than on the room temperature side. Therefore, according to these inventions, heat exchange between the matrix on the proximal end side of the regenerator and the gas is performed smoothly, the temperature of the gas is easily lowered, and the temperature gradient can be increased. It is difficult to exchange heat with the gas, and the temperature of the matrix is kept cooled to a cryogenic level, so a similar effect can be obtained.

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

第1図及び第2図は本発明の第1実施例を示し、第1図
は膨張機の拡大断面図、第2図はりジェネレータの温度
分布を示す図である。第3図〜第6図はそれぞれ本発明
の第2〜第5実施例を示す膨張機の要部断面図である。 第7図はスターリング冷凍機の従来例を示す断面図であ
る。 (1)・・・膨張機 (2)・・・シリンダ (5)・・・ディスプレーサ (7)、  (7’)・・・ヘッド (7b’)・・・マトリックス収容空間(9)・・・リ
ジェネレータ (10)・・・銅製メツシュ(マトリックス)(10a
)・・・細かい銅製メツシュ (マトリックス) (10b)・・・粗い銅製メッシユ (マトリックス) (11)・・・ステンレス鋼製メツシュ(マトリックス
) (12)・・・作動室 (13)・・・膨張室 (17)・・・ヒートステーション (31)・・・圧縮機 (1)・・・膨張機 (]2) ・・・作動室 ・・膨張室 ヒートステーション ・・・圧縮機 第1 図 第2図 第5図 第4 図 第7区
1 and 2 show a first embodiment of the present invention, with FIG. 1 being an enlarged sectional view of the expander, and FIG. 2 being a diagram showing the temperature distribution of the beam generator. 3 to 6 are sectional views of main parts of expanders showing second to fifth embodiments of the present invention, respectively. FIG. 7 is a sectional view showing a conventional example of a Stirling refrigerator. (1)...Expander (2)...Cylinder (5)...Displacer (7), (7')...Head (7b')...Matrix accommodation space (9)... Regenerator (10)...Copper mesh (matrix) (10a
)... Fine copper mesh (matrix) (10b)... Coarse copper mesh (matrix) (11)... Stainless steel mesh (matrix) (12)... Working chamber (13)... Expansion Chamber (17)...Heat station (31)...Compressor (1)...Expander (]2)...Working chamber...Expansion chamber Heat station...Compressor Fig. 1 Fig. 2 Figure 5 Figure 4 Figure 7 Ward

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)先端にコールドヘッド(3)を有するシリンダ(
2)と、該シリンダ(2)内に往復動可能に弾性支持さ
れ、シリンダ(2)内に基端側の作動室(12)及び先
端側の膨張室(13)を区画形成するディスプレーサ(
5)と、該ディスプレーサ(5)に内蔵され、上記作動
室(12)及び膨張室(13)に連通するリジェネレー
タ(9)とを備え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴
って膨張室(13)で冷媒ガスを膨張させることにより
、コールドヘッド(3)に極低温レベルの寒冷を発生さ
せるようにしたスターリング冷凍機の膨張機において、 上記コールドヘッド(3)にはヒートステーション(1
7)が設けられ、該ヒートステーション(17)は、リ
ジェネレータ(9)においてディスプレーサ(5)の往
復動に伴い膨張室(13)との間でガスが往来する範囲
(A)が、ディスプレーサ(5)のシリンダ(2)基端
側へのストロークエンドで移動する位置までシリンダ(
2)基端側に延びていることを特徴とするスターリング
冷凍機の膨張機。
(1) A cylinder with a cold head (3) at the tip (
2), and a displacer (2) which is elastically supported within the cylinder (2) so as to be able to reciprocate and defines a working chamber (12) on the proximal side and an expansion chamber (13) on the distal side within the cylinder (2).
5), and a regenerator (9) that is built into the displacer (5) and communicates with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). In the expansion machine of the Stirling refrigerator, the cold head (3) is equipped with a heat station (1
7), and in the heat station (17), the range (A) where gas flows back and forth between the expansion chamber (13) and the displacer (5) as the displacer (5) reciprocates in the regenerator (9) is the displacer (17). 5) Move the cylinder (2) to the position where it moves to the proximal end of the stroke.
2) An expander for a Stirling refrigerator characterized by extending toward the proximal end.
(2)先端にコールドヘッド(3)を有するシリンダ(
2)と、該シリンダ(2)内に往復動可能に弾性支持さ
れ、シリンダ(2)内に基端側の作動室(12)及び先
端側の膨張室(13)を区画形成するディスプレーサ(
5)と、該ディスプレーサ(5)に内蔵され、上記作動
室(12)及び膨張室(13)に連通するリジェネレー
タ(9)とを備え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴
って膨張室(13)で冷媒ガスを膨張させることにより
、コールドヘッド(3)に極低温レベルの寒冷を発生さ
せるようにしたスターリング冷凍機の膨張機において、 上記リジェネレータ(9)はディスプレーサ(5)内に
充填された多数のマトリックス(10),(11)から
なり、リジェネレータ(9)の先端側においてディスプ
レーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13)との間でガ
スが往来する範囲(A)には、基端側よりも熱伝導率の
大きいマトリックス(10)が充填されていることを特
徴とするスターリング冷凍機の膨張機。
(2) A cylinder with a cold head (3) at the tip (
2), and a displacer (2) which is elastically supported within the cylinder (2) so as to be able to reciprocate and defines a working chamber (12) on the proximal side and an expansion chamber (13) on the distal side within the cylinder (2).
5), and a regenerator (9) that is built into the displacer (5) and communicates with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). In the Stirling refrigerator expander, which generates cryogenic cold in the cold head (3) by expanding the refrigerant gas in step 13), the regenerator (9) is filled into the displacer (5). A range (A) where gas flows back and forth between the expansion chamber (13) and the expansion chamber (13) as the displacer (5) reciprocates on the tip side of the regenerator (9). An expander for a Stirling refrigerator, characterized in that the matrix (10) is filled with a matrix (10) having a higher thermal conductivity than the base end side.
(3)ディスプレーサ(5)先端を閉塞するヘッド(7
)にマトリックス収容空間(7b)が形成され、該空間
(7b)にも熱伝導率の大きいマトリックス(10)が
収容されていることを特徴とする請求項(2)記載のス
ターリング冷凍機の膨張機。
(3) Displacer (5) Head (7) that closes the tip
) A matrix accommodation space (7b) is formed in the Stirling refrigerator according to claim (2), wherein the space (7b) also accommodates a matrix (10) having a high thermal conductivity. Machine.
(4)先端にコールドヘッド(3)を有するシリンダ(
2)と、該シリンダ(2)内に往復動可能に弾性支持さ
れ、シリンダ(2)内に基端側の作動室(12)及び先
端側の膨張室(13)を区画形成するディスプレーサ(
5)と、該ディスプレーサ(5)に内蔵され、上記作動
室(12)及び膨張室(13)に連通するリジェネレー
タ(9)とを備え、ディスプレーサ(5)の往復動に伴
って膨張室(13)で冷媒ガスを膨張させることにより
、コールドヘッド(3)に極低温レベルの寒冷を発生さ
せるようにしたスターリング冷凍機の膨張機において、 上記リジェネレータ(9)はディスプレーサ(5)内に
層状に充填された多数の金属製メッシュ(10a),(
10b)からなり、リジェネレータ(9)の先端側にお
いてディスプレーサ(5)の往復動に伴い膨張室(13
)との間でガスが往来する範囲(A)には、基端側より
も粗いメッシュ(10b)が充填されていることを特徴
とするスターリング冷凍機の膨張機。
(4) Cylinder with cold head (3) at the tip (
2), and a displacer (2) which is elastically supported within the cylinder (2) so as to be able to reciprocate and defines a working chamber (12) on the proximal side and an expansion chamber (13) on the distal side within the cylinder (2).
5), and a regenerator (9) that is built into the displacer (5) and communicates with the working chamber (12) and the expansion chamber (13). In the Stirling refrigerator expander, which generates cryogenic cold in the cold head (3) by expanding the refrigerant gas in step 13), the regenerator (9) has a layered structure inside the displacer (5). A large number of metal meshes (10a) filled with
10b), and the expansion chamber (13
An expander for a Stirling refrigerator, characterized in that a region (A) where gas flows back and forth between the two is filled with a mesh (10b) coarser than the base end side.
(5)ディスプレーサ(5)先端を閉塞するヘッド(7
)にマトリックス収容空間(7b)が形成され、該空間
(7b)にも粗いメッシュ(10b)が収容されている
ことを特徴とする請求項(4)記載のスターリング冷凍
機の膨張機。
(5) Displacer (5) Head (7) that closes the tip
The expander for a Stirling refrigerator according to claim 4, wherein a matrix accommodation space (7b) is formed in the space (7b), and a coarse mesh (10b) is also accommodated in the space (7b).
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009131877A (en) * 2007-11-30 2009-06-18 Nippon Steel Engineering Co Ltd Guide-roll segment for continuous casting

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