JPH0645811Y2 - 冷却機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔考案の目的〕 （産業上の利用分野） 本考案は、冷却機に関し、宇宙空間等で使用される赤外
線探索機用の冷却機や、地上における無人監視用の探索
機用の冷却機等に利用される。

（従来の技術） 宇宙空間等で使用される赤外線探索機用の冷却機等は、
高信頼性及び長寿命が要求されると共に構造が簡単で比
出力の高いことが要求される。

このような要件を満たす冷却機として、従来、圧縮機
と、該圧縮機に蓄熱器を介して連結されるパルスチユー
ブと、該パルスチユーブに連結される放熱用熱交換器及
び冷凍部用熱交換器とより構成され構成が簡素なパルス
チユーブ冷却機が知られている。

（考案が解決しようとする課題） ところが、上記した従来の冷却機においては圧縮機を駆
動するためのエネルギーである電気エネルギーを太陽電
池，原子力発電もしくは熱機関発電によつて発生させ
て、確保しなければならないため、冷却機全体としての
効率が低下するという問題があつた。

そこで本考案は、太陽エネルギー等でスターリングエン
ジンを駆動し、直接圧力変動を発生せしめて低温を発生
させることを、その技術的課題とする。

〔考案の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記した技術的課題を解決するために講じた技術的手段
は、当該冷却機を、少なくとも１つのシリンダ内孔内に
気密的に摺動可能に嵌挿され、該シリンダ内孔内に膨張
空間及び圧縮空間を形成する少なくとも１つのピストン
と、太陽光線等の熱源に照射される加熱器と、前記加熱
器内に配設され且つ膨張空間と圧縮空間とを蓄熱器及び
放熱器を介して連結するヒータチユーブとから成るスタ
ーリングエンジン，前記圧縮空間に蓄熱器を介して連結
されるパルスチユーブ及び該パルスチユーブに設けられ
る熱交換器を備えてなる構成とすることである。

（作用） これによれば、太陽熱や放射性を有するアイソトープ等
を熱源としてスターリングエンジンを回転させることに
より、その作動ガスの圧力変動によつてパルスチユーブ
内の作動ガスを変動させて低温を発生させることができ
る。従つて、冷却機全体の効率を向上させることが可能
となる。

（実施例） 以下、本考案に従つた冷却機の一実施例を図面に基づき
説明する。

第１図において、冷却機10は、シリンダ12のシリンダ内
孔12a内に気密的に摺動可能に嵌挿され、該シリンダ内
孔12a内に膨張空間13及び圧縮空間14を形成するデイス
プレーサピストン15を有するスターリングエンジン11を
備えている。スターリングエンジン11は、太陽光線等の
熱源に照射される加熱器16を有し、該加熱器16内には集
光器17により太陽光線が集光されるように膨張空間13と
圧縮空間14とを蓄熱器18及び放熱器19を介して連結する
ヒータチユーブ20が配設されている。デイスプレーサピ
ストン15に連結されたロツド21は圧縮空間14の下側に形
成されたクランク室22に延在しており、始動用の電動モ
ータ23により回転されるクランク機構24に連結されてい
る。尚、圧縮空間14とクランク室22との間の気密はシー
ル部材25にて、膨張空間13と圧縮空間14との間の気密は
シール部材26にて、夫々、確保されている。

スターリングエンジン11の圧縮空間14は、蓄熱器27を介
してパルスチユーブ28に連結されている。パルスチユー
ブ28には、２つの熱交換器29,30が設けられていて、こ
れにより圧縮空間14,蓄熱器27,パルスチユーブ28及び熱
交換器29,30は周知のパルス冷凍器を構成している。

以上の構成から成る本実施例の作用を説明する。

集光器17により太陽光線が集光されて加熱器16内に配設
されているヒータチユーブ20に太陽熱が印加されると、
ヒータチユーブ20内を流れる作動ガス（ヘリウム，水素
等）に熱が加えられる。しかして、電動モータ23の駆動
に伴い、クランク機構24の作用によりデイスプレーサピ
ストン15が上下にシリンダ内孔12a内を往復動を開始す
る。これにより、スターリングエンジン11は第２図に示
すようにクランク角に対し、シリンダ内孔12a内の作動
ガス圧力を変動させて作動する。デイスプレーサピスト
ン15が下方に位置している時には、膨張空間13内の作動
ガスは膨張し、シリンダ内孔12a内の作動ガス圧力が上
昇すると共に、それに連結されたパルスチユーブ28内の
作動ガス圧力が上昇し、圧縮熱（Q_H）が熱交換器30によ
り外部へ放熱される。一方、デイスプレーサピストン15
が上方へ移動するに従い、膨張空間13内の作動ガスはヒ
ータチユーブ20により加熱された後、蓄熱器18にて放熱
し、放熱器19により更に冷却されて収縮し、シリンダ内
孔12a内の作動ガス圧力が低下する。これにより、パル
スチユーブ28内の作動ガスは膨張して、熱交換器29が外
部より熱（Q_L）を吸収し、熱交換器29が断熱状態であれ
ばここに低温が発生される。

以上のように、本実施例によれば、太陽熱を熱源として
スターリングエンジンを回転させることにより、その作
動ガスの圧力変動によつてパルスチユーブ内の作動ガス
を変動させて低温を発生させることができる。従つて、
冷却機全体の効率を向上させることができる。

第３図は、本考案に従つた冷却器の他の実施例を示し、
この実施例においてはスターリングサイクルを構成する
ように、デイスプレーサピストン115の他にハウジング1
42内に摺動可能に嵌挿されるパワーピストン140を配置
し、パワーピストン140によりハウジング142内に形成さ
れる空間142a,142bの一方142aを圧縮空間114に連通さ
せ、スプリング141の張設されている他方142bをパルス
チユーブ128に連結させている。これにより、パワーピ
ストン140をスターリングエンジン111のシリンダ内孔11
2a内の作動ガスの圧力で往復動させられ、パルスチユー
ブ128内の作動ガスの圧力を変動させるようになつてい
る。

この実施例においては、デイスプレーサピストン115の
動きに応じてシリンダ内孔112a内の作動ガス圧力が変動
するのは第１図に示す実施例と同じであるが、この作動
ガスの圧力変動による外力とパワーピストン140の背面
で押圧するスプリング141（ガスバネでも良い）の荷重
とで振動系を構成し、パワーピストン140が振動するこ
とにより所謂スターリングサイクルを構成する。このパ
ワーピストン115の振動により、空間142b内に圧力波形
が発生するが、この圧力波形によつてパルスチユーブ冷
凍機が作動し、低温を発生させる。この原理について
は、第１図に示す実施例と同じであるので説明は省略す
る。尚、第３図中、第１図に示す実施例と同じ構成には
第１図で用いた番号符号に100を加えた番号符号が付し
てある。

尚、上述した実施例においてはスターリングエンジンの
熱源として太陽熱を用いた例を説明したが、太陽熱に替
えて放射性を有するアイソトープを用いて本考案を実施
することも可能であり、本考案を実施するに当たつては
上述した実施例の構成に限定されることなく、実用新案
登録請求の範囲内において適宜変更は可能である。

〔考案の効果〕

本考案によれば、太陽熱や放射性を有するアイソトープ
等を熱源としてスターリングエンジンを回転させること
により、その作動ガスの圧力変動によつてパルスチユー
ブ内の作動ガスを変動させて低温を発生させることがで
きる。そのため、冷却機全体の効率を向上させることが
できる。

また本考案によれば、エンジンの圧縮部とパルスチユー
ブ冷凍機の圧縮機が共通化されているため、冷却機の構
成を簡素化できると共に、冷却機の信頼性を向上させる
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本考案に従つた冷却機の一実施例を示す構成
図、第２図は本考案におけるスターリングエンジンのク
ランク角に対するシリンダ内圧力の変化を示す特性図、
第３図は本考案の他の実施例を示す構成図である。 10……冷却機、11……スターリングエンジン、12……シ
リンダ、12a……シリンダ内孔、13……膨張空間、14…
…圧縮空間、15……デイスプレーサピストン、16……加
熱器、18……蓄熱器、19……放熱器、20……ヒータチユ
ーブ、27……蓄熱器、28……パルスチユーブ、29,30…
…熱交換器。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくとも１つのシリンダ内孔内に気密的
   に摺動可能に嵌挿され、該シリンダ内孔内に膨張空間及
   び圧縮空間を形成する少なくとも１つのピストンと、太
   陽光線等の熱源に照射される加熱器と、前記加熱器内に
   配設され且つ膨張空間と圧縮空間とを蓄熱器及び放熱器
   を介して連結するヒータチユーブとから成るスターリン
   グエンジン，前記圧縮空間に蓄熱器を介して連結される
   パルスチユーブ及び該パルスチユーブに設けられる熱交
   換器を備えてなる冷却機。