JPH0739893B2 - refrigerator - Google Patents
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- JPH0739893B2 JPH0739893B2 JP26779490A JP26779490A JPH0739893B2 JP H0739893 B2 JPH0739893 B2 JP H0739893B2 JP 26779490 A JP26779490 A JP 26779490A JP 26779490 A JP26779490 A JP 26779490A JP H0739893 B2 JPH0739893 B2 JP H0739893B2
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
- F25B—REFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
Landscapes
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は例えば赤外線検出素子を極低温(例えば77K
前後)は冷却するスターリング冷凍機に関するものであ
る。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Industrial field of application] This invention relates to, for example, an infrared detection element at an extremely low temperature (eg 77K).
Before and after) relates to cooling Stirling refrigerator.
[従来の技術] 第6図に従来のスターリング冷凍機の構成例を示す。ス
ターリング冷凍機は大きく分けて圧縮機(1)とコール
ドフィンガ(2)とこれらを結ぶ連結管(3)より構成
される。圧縮機(1)は第1のシリンダ(4a)及び第2
のシリンダ(4b)と第1のピストン(5a)及び第2のピ
ストン(5b)を備える。第1のピストン(5a)及び第2
のピストン(5b)は,ハウジング(10)内壁から伸びる
それぞれの支持ばね(6a)(6b)の一端に取り付けら
れ,第1のシリンダ(4a)及び第2のシリンダ(4b)内
部を往復運動する構造となっている。[Prior Art] FIG. 6 shows a configuration example of a conventional Stirling refrigerator. The Stirling refrigerator is roughly divided into a compressor (1), a cold finger (2), and a connecting pipe (3) connecting them. The compressor (1) has a first cylinder (4a) and a second cylinder (4a).
Cylinder (4b), a first piston (5a) and a second piston (5b). First piston (5a) and second
Piston (5b) is attached to one end of each support spring (6a) (6b) extending from the inner wall of the housing (10), and reciprocates inside the first cylinder (4a) and the second cylinder (4b). It has a structure.
第1のピストン(5a)及び第2のピストン(5b)には第
1の可動コイル(8a)及び第2の可動コイル(8b)が連
結されている。第1の可動コイル(8a)及び第2の可動
コイル(8b)はそれぞれ非磁性材料からなる軽量の第1
スリーブ(7a)及び第2スリーブ(7b)に導電体(9
a),(9b)を巻き付けて形成されている。可動コイル
(8a),(8b)はハウジング(10)の壁を通して外部に
伸びる第1のリード線(11a),及び第2のリード線(1
1b)と接続しており,これらのリード線(11a)(11b)
はハウジング(10)の外側に第1の電気接点(12a),
及び第2の電気接点(12b)を持つ。ハウジング(10)
内には永久磁石(13a)(13b)及びヨーク(14)が設け
られており,これらは磁気回路(15)を構成している。A first moving coil (8a) and a second moving coil (8b) are connected to the first piston (5a) and the second piston (5b). The first moving coil (8a) and the second moving coil (8b) are each made of a non-magnetic material and are lightweight first.
A conductor (9) is attached to the sleeve (7a) and the second sleeve (7b).
It is formed by winding a) and (9b). The moving coils (8a) and (8b) are provided with a first lead wire (11a) and a second lead wire (1a) extending to the outside through the wall of the housing (10).
1b) and these lead wires (11a) (11b)
Is the first electrical contact (12a) on the outside of the housing (10),
And a second electrical contact (12b). Housing (10)
Inside, permanent magnets (13a) (13b) and a yoke (14) are provided, and these constitute a magnetic circuit (15).
可動コイル(8a),(8b)は永久磁石(13a)(13b)及
びヨーク(14)からなる磁気回路(15)に設けられた第
1の間隙(16a),第2の間隙(16b)内でピストン(5
a)(5b)の軸線方向に往復運動できる構造になってい
る。間隙(16a)(16b)内には可動コイル(8a)(8b)
の運動方向を横切る半径方向に永久磁石が存在する。The movable coils (8a) and (8b) are inside the first gap (16a) and the second gap (16b) provided in the magnetic circuit (15) including the permanent magnets (13a) (13b) and the yoke (14). At the piston (5
The structure is such that it can reciprocate in the axial direction of a) and (5b). Moving coil (8a) (8b) in the gap (16a) (16b)
There are permanent magnets in the radial direction across the direction of motion of.
シリンダ(4a)(4b)及びピストン(5a)(5b)でしき
られた内部空間を圧縮室(17)と呼ぶ。圧縮室(17)に
は例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが封入されてい
る。圧縮室(17)内の作動ガスがシリンダ(4a)とピス
トン(5a)の間隙,及びシリンダ(4b)とピストン(5
b)の隙間を通過しないように,シリンダ(4a)とピス
トン(5a)の隙間,及びシリンダ(4b)とピストン(5
b)の隙間はできるだけ狭く作られている。以上が圧縮
機(1)の構成である。The internal space defined by the cylinders (4a) (4b) and the pistons (5a) (5b) is called a compression chamber (17). The compression chamber (17) is filled with a high-pressure working gas such as helium. The working gas in the compression chamber (17) flows between the cylinder (4a) and the piston (5a), and between the cylinder (4b) and the piston (5).
so that it does not pass through the gap b), the gap between the cylinder (4a) and the piston (5a), and the cylinder (4b) and the piston (5a).
The gap in b) is made as narrow as possible. The above is the configuration of the compressor (1).
一方,前記コールドフィンガ(2)は,円筒状の低温シ
リンダ(18)と,共振ばね(19)により係合され低温シ
リンダ(18)内を摺動自在に往復するディスプレーサ
(20)を有している。低温シリンダ(18)内部の空間は
ディスプレーサ(20)によって2分割されており,ディ
スプレーサ(20)より上方の空間を低温室(21),下方
の空間を高温室(22)と呼ぶ。On the other hand, the cold finger (2) has a cylindrical low temperature cylinder (18) and a displacer (20) which is engaged by a resonance spring (19) and slidably reciprocates in the low temperature cylinder (18). There is. The space inside the low-temperature cylinder (18) is divided into two by the displacer (20). The space above the displacer (20) is called the low-temperature chamber (21) and the space below it is called the high-temperature chamber (22).
ディスプレーサ(20)内部には再生器(23)とガス通過
孔(24)が設けられ,低温室(21)と高温室(22)は再
生器(23)とガス通過孔(24)を介して連通しており,
再生器(23)内には例えば銅の金網などの畜冷材(25)
が充填されている。低温シリンダ(18)とディスプレー
サ(20)の隙間を作動ガスが通過しないようにディスプ
レーサ(20)と低温シリンダの隙間はできるだけ狭く作
られている。コールドフィンガ(2)の各室には圧縮室
(17)と同様に例えばヘリウムなどの高圧の作動ガスが
封入されている。A regenerator (23) and a gas passage hole (24) are provided inside the displacer (20), and the low temperature chamber (21) and the high temperature chamber (22) are provided through the regenerator (23) and the gas passage hole (24). They are in communication,
Inside the regenerator (23), for example, livestock cooling material (25) such as copper wire mesh.
Is filled. The gap between the displacer (20) and the low temperature cylinder is made as narrow as possible so that the working gas does not pass through the gap between the low temperature cylinder (18) and the displacer (20). Each chamber of the cold finger (2) is filled with a high-pressure working gas such as helium as in the compression chamber (17).
前記圧縮機(1)の圧縮室(17)と前記コールドフイン
ガ(2)の高温室(22)は,連結管(3)を介して連通
している。また,圧縮室(17),連結管(3)内部の空
間,低温室(21),高温室(22),再生器(23)及びガ
ス通過孔(24)は互いに連通しており,これらの室全体
を総合して作動室(26)と呼ぶ。The compression chamber (17) of the compressor (1) and the high temperature chamber (22) of the cold finger (2) communicate with each other via a connecting pipe (3). Further, the compression chamber (17), the space inside the connecting pipe (3), the low temperature chamber (21), the high temperature chamber (22), the regenerator (23) and the gas passage hole (24) communicate with each other. The entire chamber is collectively called the working chamber (26).
上記のように構成された従来の冷凍機の動作について説
明する。The operation of the conventional refrigerator configured as described above will be described.
可動コイル(8a)(8b)に電気接点(12a)(12b)及び
リード線(11a)(11b)を介して交番電流を印加する
と,可動コイル(8a)(8b)には各々隙間(16a)(16
b)中の永久磁界との相互作用により軸方向にローレン
ツ力が働く。その結果,ピストン(5a)(5b)及び可動
コイル(8a)(8b)からなる組立体はピストン(5a)
(5b)の軸方向で左右に移動する。When an alternating current is applied to the moving coils (8a) (8b) through the electrical contacts (12a) (12b) and the lead wires (11a) (11b), the moving coils (8a) (8b) have gaps (16a) respectively. (16
The Lorentz force acts in the axial direction due to the interaction with the permanent magnetic field in b). As a result, the assembly consisting of the pistons (5a) (5b) and the moving coils (8a) (8b) becomes a piston (5a).
Move left and right in the axial direction of (5b).
今第1の可動コイル(8a)と第2の可動コイル(8b)の
特性を同一にし,第1の間隙(16a)及び第2の間隙(1
6b)内の磁界の強さを等しくした条件で,第1の可動コ
イル(8a),第2の可動コイル(8b)が互いに逆方向に
同振幅で振動するような正弦波電流を印加すると,ピス
トン(5a)(5b)は互いに逆方向にシリンダ(4a)(4
b)の内部を往復運動し,圧縮室(17)から低温室(2
1)に至る作動室(27)のガス圧力に正弦状の波動を与
える。Now, the characteristics of the first movable coil (8a) and the second movable coil (8b) are made the same, and the first gap (16a) and the second gap (1
When the first moving coil (8a) and the second moving coil (8b) are oscillated with the same amplitude in opposite directions under the condition that the magnetic fields in 6b) have the same strength, Pistons (5a) (5b) are in opposite directions to cylinders (4a) (4
It reciprocates in the inside of b) and moves from the compression chamber (17) to the low temperature chamber (2
A sinusoidal wave is applied to the gas pressure in the working chamber (27) up to 1).
この正弦状の圧力波動に伴うディスプレーサ(20)及び
再生器(23)を通過するガスの流量変化により,再生器
(23)を含むディスプレーサ(20)はピストン(5a)
(5b)と同じ周波数かつ異なった位相でコールドフィン
ガ(2)内を軸方向に往復する。The displacer (20) including the regenerator (23) has a piston (5a) due to a change in the gas flow rate passing through the displacer (20) and the regenerator (23) due to the sinusoidal pressure wave.
It reciprocates in the axial direction in the cold finger (2) at the same frequency as (5b) and a different phase.
ピストン(5a)(5b)及びディスプレーサ(20)が適当
な位相差を保って運動するとき,作動室(26)に封入さ
れた作動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知
の熱学的サイクルを構成し,主として低温室(21)に冷
熱を発生する。上記「逆スターリングサイクル」とその
冷熱発生の原理については文献「Cryocoolers」(G.Wal
ker,Plenum Press.New York,1983)に詳細に説明されて
いる。以下に,その原理について簡単に説明する。When the pistons (5a) (5b) and the displacer (20) move with an appropriate phase difference, the working gas enclosed in the working chamber (26) constitutes a thermodynamic cycle known as the "reverse Stirling cycle". However, cold heat is mainly generated in the low temperature chamber (21). Regarding the above-mentioned "reverse Stirling cycle" and its cold generation principle, see "Cryocoolers" (G.Wal
ker, Plenum Press. New York, 1983). The principle will be briefly described below.
まずディスプレーサ(20)がコールドフィンガ(2)内
の上部に位置しているときに,ピストン(5a)(5b)が
内側に移動して作動室(26)内の作動ガス全体を圧縮す
る。圧縮室(17)内の作動ガスは連結管(3)を経て,
高温室(22)に流れ込み,この間に圧縮時に発生する圧
縮熱はヨーク(14),ハウジング(10),連結管(3)
などを介して周囲空気に放熱される。次にディスプレー
サ(20)が下方に移動し,それとともに高温室(22)の
作動ガスは再生器(23)とガス通過孔(24)を通って低
温室(21)に移動するこのとき再生器(23)は半サイク
ル前に蓄えた冷熱で作動ガスを予冷する。次にピストン
(5a)(5b)が外側に移動することで作動室(26)内の
作動ガス全体を膨張させる。低温室(21)内においても
作動ガスは膨張し,低温室(21)内に冷熱を発生する。
次にディスプレーサ(20)が上方に移し,それとともに
低温室(21)の作動ガスは再生器(23)とガス通過孔
(24)を通って高温室(22)に移動する。このとき再生
器(23)は作動ガスによって予冷される。その後再びピ
ストン(5a)(5b)が内側に移動して作動ガスの圧縮が
始まり,同様のサイクルが繰返される。ここでの作動ガ
スの圧縮と膨張はそれぞれピストン(5a)(5b)から仕
事をうけとったり,ピストン(5a)(5b)へ仕事を与え
たりしながら行われているので,作動ガスは圧縮時には
熱を出し,膨張時には外部から熱を吸収する。前述のよ
うにディスプレーサ(20)がコールドフィンガ(2)内
の上部に位置しているとき,すなわち低温室(21)の容
積が小さくなっているときに作動ガスの圧縮がおこり逆
にディスプレーサ(20)がコールドフィンガ(2)内の
下部に位置しているとき,すなわち低温室(21)の容積
が大きくなっているときに作動ガスの膨張がおこるの
で,低温室(21)1サイクル全体で見ると膨張が主体で
あり,コールドフィンガ(2)の先端部外部から熱を奪
い,被冷却体を冷却する。First, when the displacer (20) is located in the upper part of the cold finger (2), the pistons (5a) (5b) move inward and compress the entire working gas in the working chamber (26). The working gas in the compression chamber (17) passes through the connecting pipe (3),
The compression heat that flows into the high greenhouse (22) and is generated during compression during this time is the yoke (14), the housing (10), and the connecting pipe (3).
Heat is dissipated to the ambient air via Next, the displacer (20) moves downward, and the working gas in the high temperature chamber (22) moves to the low temperature chamber (21) through the regenerator (23) and the gas passage hole (24) at this time. (23) precools the working gas with the cold heat stored before the half cycle. Next, the pistons (5a) and (5b) move outward to expand the entire working gas in the working chamber (26). The working gas also expands in the low greenhouse (21) to generate cold heat in the low temperature chamber (21).
Next, the displacer (20) moves upward, and the working gas in the low temperature chamber (21) moves to the high temperature chamber (22) through the regenerator (23) and the gas passage hole (24). At this time, the regenerator (23) is precooled by the working gas. After that, the pistons (5a) and (5b) move inward again, the compression of the working gas starts, and the same cycle is repeated. Since the compression and expansion of the working gas here are carried out while receiving work from the pistons (5a) (5b) and giving work to the pistons (5a) (5b), respectively, the working gas is heated during compression. And absorbs heat from the outside during expansion. As described above, when the displacer (20) is located in the upper part of the cold finger (2), that is, when the volume of the low temperature chamber (21) is small, the working gas is compressed and the displacer (20) is adversely affected. ) Is located in the lower part of the cold finger (2), that is, when the volume of the low temperature chamber (21) is large, the working gas expands. The expansion of the cold finger (2) takes heat from the outside of the tip of the cold finger (2) to cool the object to be cooled.
[発明が解決しようとする課題] 上記のような従来装置には以下に述べるような課題があ
った。ピストン,可動コイルからなる組立体は支持ばね
により位置決めされているため,1自由度のばね質量振動
系を構成することになる第7図は上記の振動系のモデル
図である。図において,mは各々のピストンと可動コイル
からなる組立体の質量,Kは支持ばねのばね定数,f0は振
動系の共振周波数を示している。[Problems to be Solved by the Invention] The conventional device as described above has the following problems. Since the assembly consisting of the piston and the movable coil is positioned by the support spring, FIG. 7 is a model diagram of the above vibration system, which constitutes a spring-mass vibration system with one degree of freedom. In the figure, m is the mass of the assembly consisting of each piston and moving coil, K is the spring constant of the support spring, and f 0 is the resonance frequency of the vibration system.
f0はm及びKにより, と示される。f 0 is given by m and K, Is shown.
よって,例えば航空機や車両など外部より振動を受ける
環境に設置された場合,ピストン軸方向のf=f0なる成
分を有する振動が従来装置に与えられた場合,ピストン
と可動コイルからなる組立体に共振し,第7図に示すよ
うに,第1のピストンと第1の可動コイルからなる組立
体,第2のピストンと第2の可動コイルからなる組立体
及び圧縮室内の作動ガスが一体となり,同周期,同位相
で同方向に振動する。この共振では減衰力が小さいの
で,共振倍率が大きく、共幅の大きな振動となる。Therefore, for example, when installed in an environment such as an aircraft or a vehicle that receives vibration from the outside, when vibration having a component of f = f 0 in the piston axial direction is applied to the conventional device, the assembly consisting of the piston and the movable coil is Resonating, as shown in FIG. 7, the assembly of the first piston and the first moving coil, the assembly of the second piston and the second moving coil, and the working gas in the compression chamber are integrated, It vibrates in the same direction with the same period and phase. Since the damping force is small in this resonance, the resonance magnification is large and the vibration has a large co-width.
したがって,外部からピストン軸方向に大きな振動を受
ける場合,ピストンと可動コイルからなる組立体が同周
期,同位相で同方向に大きく振動し,やがてはハウジン
グあるいはヨークと衝突して騒音を発生したり,部品の
欠損を生じるという課題があった。Therefore, when a large vibration is applied in the axial direction of the piston from the outside, the assembly consisting of the piston and the movable coil vibrates greatly in the same direction at the same period and in the same phase, and eventually collides with the housing or the yoke to generate noise. However, there was a problem that parts were lost.
この発明はかかる課題を解決するためになされたもので
あり,外部から振動を受けてもピストンと可動コイルか
らなる組立体の共振が大きくならなにようにし,騒音の
発生や部品の欠損を防ぐものである。The present invention has been made to solve the above problems, and prevents the occurrence of noise and loss of parts by preventing the resonance of the assembly including the piston and the movable coil from becoming large even when an external vibration is applied. It is a thing.
[課題を解決するための手段] この発明に係る冷凍機は,二個の可動コイルのスリーブ
にそれぞれ減衰用コイルを付加し,二個の可動コイルが
永久磁石が作る磁界の中を同方向に移動するときのみ,
磁界によって減衰用コイル誘起される電圧によって減衰
用コイル内を流れる電流が可動コイルの移動を妨げる方
向にローレンツ力を発生するように,二個の可動コイル
の減衰用コイルを電気的に接続したものである。[Means for Solving the Problems] In the refrigerator according to the present invention, damping coils are added to the sleeves of the two moving coils, and the two moving coils move in the same direction in the magnetic field created by the permanent magnets. Only when moving,
Attenuation coil of two moving coils is electrically connected so that the current flowing in the attenuating coil by the voltage induced in the attenuating coil by the magnetic field generates Lorentz force in the direction that hinders the movement of the moving coil. Is.
この発明の別の発明は,二個の可動コイルのスリーブを
それぞれ減衰用コイルとして利用するために,スリーブ
を直線または螺旋状のスリットを設けた円柱状の導電体
で作り,二個の可動コイルが永久磁石が作る磁界の中を
同方向に移動するときのみ,磁界によって減衰用コイル
としてのスリーブに誘起される電圧によってスリーブ内
を流れる電流が可動コイルの移動を妨げる方向にローレ
ンツ力を発生するように流れるように,二個の減衰用コ
イルとしてのスリーブを電気的に接続したものである。Another invention of the present invention is that, in order to use the sleeves of the two moving coils as damping coils, the sleeve is made of a cylindrical conductor provided with linear or spiral slits, and two moving coils are used. Only when moving in the same direction in the magnetic field created by the permanent magnets, the voltage induced in the sleeve as a damping coil by the magnetic field generates a Lorentz force in the direction in which the current flowing in the sleeve hinders the movement of the moving coil. The two sleeves, which serve as damping coils, are electrically connected so that they flow in the same manner.
[作用] この発明においては,二個の可動コイルが永久磁石が作
る磁界の中を同方向に移動するときには磁界によって減
衰用コイルに誘起される電圧によつて減衰用コイル内に
電流が流れ,可動コイルの移動を妨げる方向にローレン
ツ力が減衰用コイルに発生するようになっているので,
外部から大きな振動を受けても,ピストンと可動コイル
からなる組立体が大きく振動することはない。[Operation] In the present invention, when the two moving coils move in the same direction in the magnetic field created by the permanent magnet, a current is caused to flow in the attenuating coil due to the voltage induced in the attenuating coil by the magnetic field, Since the Lorentz force is generated in the damping coil in the direction that hinders the movement of the moving coil,
The assembly consisting of the piston and the moving coil does not vibrate greatly even if it receives a large vibration from the outside.
この発明の別の発明においても同様に,二個の可動コイ
ルが永久磁石が作る磁界の中を同方向に移動するときに
は,磁界によって減衰用コイルとしてのスリーブ内に誘
起される電圧によってスリーブ内に電流が流れ、可動コ
イルの移動を妨げる方向にローレンツ力がスリーブに発
生するようになっているので,外部から大きな振動を受
けてもピストンと可動コイルからなる組立体が大きく振
動することはない。さらに,スリーブを減衰用コイルと
して利用するために,新たなスペースを必要としないの
で,磁気回路を大型化しなくとも良い。Similarly, in another invention of this invention, when the two moving coils move in the same direction in the magnetic field created by the permanent magnets, the voltage induced in the sleeve as the damping coil by the magnetic field causes Since a Lorentz force is generated in the sleeve in the direction in which the current flows and the movement of the movable coil is hindered, the assembly including the piston and the movable coil does not vibrate greatly even if a large external vibration is applied. Further, since the sleeve is used as a damping coil, no new space is required, so that the magnetic circuit does not have to be upsized.
[実施例] 第1図は,この発明の一実施例を示す図である図におい
て,コールドフィンガ(2)と連結管(3)は従来装置
とまったく同じもので,圧縮機(1)については可動コ
イル(8a)(8b)のみが従来装置と異なり他はまったく
同じ構成である。この発明の装置では,第1の可動コイ
ル(8a)に第1の減衰用コイル(27a)を付加し,第2
の可動コイル(8b)に第2の減衰用コイル(27b)を付
加し,さらに,二個の可動コイル(8a)(8b)が磁気回
路(15)の作る磁界の中を同方向に移動するときのみ,
磁界によって減衰用コイル(27a)(27b)に誘起される
電圧によって減衰用コイル(27a)(27b)内を流れる電
流が可動コイルの移動を妨げる方向にローレンツ力を発
生するように,二個の減衰用コイル(27a)(27b)を電
気的に接続したものである。第2図に二個の減衰用コイ
ル(27a)(27b)の接続例を示す。図中,細い実線矢印
Aは磁界の方向,細い破線矢印Bは電流の方向,太い実
線矢印Cは可動コイルの移動方向,太い破線矢印Dは減
衰用コイル(27a)(27b)に作用するローレンツ力の方
向であり,圧縮機(1)が外部からピストン(5a)(5
b)軸方向に大きな振動を受けた場合に図示している。
この図は二個の可動コイル(8a)(8b)にかかる磁界の
方向が互いに逆方向である場合の接続例で,この場合に
は図示のように,二個の可動コイル(8a)(8b)が同方
向に移動するときにそれぞれの減衰用コイル(27a)(2
7b)を流れる電流の方向ia,ibが互いに逆方向になるよ
うに接続すればよい。一方,二個の可動コイル(8a)
(8b)にかかる磁界の方向が互いに同方向である場合
は、二個の可動コイル(8a)(8b)が同方向に移動する
ときに,それぞれの減衰用コイル(27a)(27b)を流れ
る電流の方向が同方向になるように接続すればよい。[Embodiment] FIG. 1 is a view showing an embodiment of the present invention, in which a cold finger (2) and a connecting pipe (3) are exactly the same as those of a conventional device, and a compressor (1) is Only the moving coils (8a) and (8b) differ from the conventional device, and the other configurations are exactly the same. In the device of the present invention, the first damping coil (27a) is added to the first movable coil (8a), and the second damping coil (27a) is added.
The second damping coil (27b) is added to the moving coil (8b) of No. 2, and the two moving coils (8a) and (8b) move in the same direction in the magnetic field created by the magnetic circuit (15). Only when
In order to generate a Lorentz force in the direction in which the current flowing in the damping coils (27a) (27b) by the voltage induced in the damping coils (27a) (27b) by the magnetic field hinders the movement of the moving coil, The attenuation coils (27a, 27b) are electrically connected. FIG. 2 shows an example of connection of two damping coils (27a) (27b). In the figure, the thin solid arrow A is the magnetic field direction, the thin broken arrow B is the current direction, the thick solid arrow C is the moving direction of the moving coil, and the thick broken arrow D is the Lorentz acting on the damping coils (27a) (27b). This is the direction of force, and the compressor (1) is externally connected to the piston (5a) (5
b) The figure shows the case where a large vibration is applied in the axial direction.
This figure is a connection example when the directions of the magnetic fields applied to the two moving coils (8a) (8b) are opposite to each other. In this case, as shown in the figure, the two moving coils (8a) (8b) ) Move in the same direction as the damping coils (27a) (2
7b) should be connected so that the directions of currents ia and ib are opposite to each other. On the other hand, two moving coils (8a)
When the directions of the magnetic fields applied to (8b) are the same, the two moving coils (8a) (8b) flow through the respective damping coils (27a) (27b) when moving in the same direction. The connection may be made so that the currents flow in the same direction.
次にこの発明の装置の動作について説明する。冷凍を発
生する原理は第6図の従来装置とまったく同様である
が,圧縮機(1)が外部からピストン(5a)(5b)軸方
向に大きな振動を受けて,ピストン(5a)(5b)と可動
コイル(8a)(8b)からなる組立体が同方向,同位相に
振動し始めようとすると,磁気回路(15)の作る磁界に
よって,減衰用コイル(27a)(27b)には電圧が誘起さ
れ,これによって減衰用コイル(27a)(27b)には第2
図に示した方向に電流が流れる。この電流によって減衰
用コイル(27a)(27b)には可動コイル(8a)(8b)の
移動を妨げる方向にローレンツ力が発生する。外部から
ピストン(5a)(5b)軸方向に振動を受けた場合,この
ローレンツ力が減衰力となり,ピストン(5a)(5b)と
可動コイル(8a)(8b)からなる組立体の同方向,同位
相の振動を抑制するので,これらがハウジング(10)あ
るいはヨーク(14)と衝突して騒音を発生したり部品の
欠損を生じるという問題を解消することができる。一
方,通常の冷凍発生動作において,二個の可動コイル
(8a)(8b)が互いに逆方向に同振幅で振動するような
場合には,二個の減衰用コイル(27a)(27b)に誘起さ
れる電圧は互いに打ち消し合う方向となるので,減衰用
コイル(27a)(27b)に電流は流れず,可動コイル(8
a)(8b)の移動を妨げるローレンツ力は発生しない。Next, the operation of the device of the present invention will be described. The principle of generating refrigeration is exactly the same as the conventional device in Fig. 6, but the compressor (1) receives a large vibration in the axial direction of the pistons (5a) (5b) from the outside, and the pistons (5a) (5b) When the assembly consisting of the moving coils (8a) and (8b) begins to oscillate in the same direction and in the same phase, a voltage is applied to the damping coils (27a) (27b) by the magnetic field created by the magnetic circuit (15). It is induced, and as a result, a second coil is applied to the damping coils (27a) (27b).
An electric current flows in the direction shown in the figure. Due to this current, a Lorentz force is generated in the damping coils (27a) (27b) in a direction that hinders the movement of the movable coils (8a) (8b). When vibration is applied from the outside in the axial direction of the pistons (5a) (5b), this Lorentz force becomes a damping force, and the same direction of the assembly consisting of the pistons (5a) (5b) and the moving coils (8a) (8b), Since the vibrations of the same phase are suppressed, it is possible to solve the problem that they collide with the housing (10) or the yoke (14) to generate noise and damage the parts. On the other hand, in the normal freezing generation operation, if the two moving coils (8a) (8b) vibrate in opposite directions with the same amplitude, they are induced in the two damping coils (27a) (27b). Since the applied voltages cancel each other, no current flows through the damping coils (27a) (27b), and the moving coil (8a)
a) Lorentz force that prevents the movement of (8b) is not generated.
第3図はこの発明の別の発明の実施例を示す図である。
この実施例は,二個の可動コイル(8a)(8b)のスリー
ブ(7a)(7b)をそれぞれ減衰用コイル(27a)(27b)
として兼用するもので,スリーブ(7a)(7b)を円筒状
の導電体で作り,このスリーブ(7a)(7b)に第4図に
示すような直線状のスリット,または,第5図に示すよ
うな螺旋状のスリットSを設けている。第4図,第5図
に二個のスリーブ(7a)(7b)の電気的接続例を示す。
図中,細い実線矢印Aは磁界の方向,細い破線矢印Bは
電流の方向,太い実線矢印Cは可動コイルの移動方向,
太い破線矢印Dはスリーブ(7a)(7b)に作用するロー
レンツ力の方向であり,圧縮機(1)が外部からピスト
ン(5a)(5b)軸方向に大きな振動を受けた場合を図示
している。この図は二個の可動コイル(8a)(8b)にか
かる磁界の方向が互いに逆方向である場合の接続例で,
この場合には図示のように,二個の可動コイル(8a)
(8b)が同方向に移動するときにそれぞれのスリーブ
(7a)(7b)を流れる電流の方向ia,ibが互いに逆方向
になるように接続すればよい。一方,二個の可動コイル
(8a)(8b)にかかる磁界の方向が互いに同方向である
場合は、二個の可動コイル(8a)(8b)が同方向に移動
するときに,それぞれのスリーブ(7a)(7b)を流れる
電流の方向ia,ibが同方向になるように接続すればよ
い。FIG. 3 is a diagram showing another embodiment of the present invention.
In this embodiment, the sleeves (7a) and (7b) of the two movable coils (8a) and (8b) are respectively attached to the damping coils (27a) and (27b).
The sleeves (7a) and (7b) are made of a cylindrical conductor, and the sleeves (7a) and (7b) are provided with linear slits as shown in FIG. 4 or as shown in FIG. Such a spiral slit S is provided. 4 and 5 show an example of electrical connection of the two sleeves (7a) and (7b).
In the figure, the thin solid arrow A indicates the magnetic field direction, the thin broken arrow B indicates the current direction, and the thick solid arrow C indicates the moving direction of the movable coil.
The thick broken arrow D is the direction of the Lorentz force acting on the sleeves (7a) (7b), and illustrates the case where the compressor (1) receives a large vibration from the outside in the axial direction of the pistons (5a) (5b). There is. This figure is a connection example when the directions of the magnetic fields applied to the two moving coils (8a) and (8b) are opposite to each other.
In this case, as shown, two moving coils (8a)
Connection may be made so that the directions ia, ib of the currents flowing through the sleeves (7a), (7b) are opposite to each other when (8b) moves in the same direction. On the other hand, when the magnetic fields applied to the two moving coils (8a) (8b) are in the same direction, when the two moving coils (8a) (8b) move in the same direction, the respective sleeves are moved. (7a) and (7b) may be connected so that the directions of currents ia and ib are the same.
次に第3図に示したこの発明の別の発明の装置の動作に
ついて説明する。冷凍を発生する原理は第6図の従来装
置とまったく同様であるが,圧縮機(1)が外部からピ
ストン(5a)(5b)軸方向に大きな振動を受けて,ピス
トン(5a)(5b)と可動コイル(8a)(8b)からなる組
立体が同方向,同位相に振動し始めようとすると、磁気
回路(15)に作る磁界によって,スリーブ(7a)(7b)
には電圧が誘起され,これによってスリーブ(7a)(7
b)には第4図,第5図に示した方向に電流が流れる。
この電流によってスリーブ(7a)(7b)には可動コイル
(8a)(8b)の移動を妨げる方向にローレンツ力が発生
する。外部からピストン(5a)(5b)軸方向に振動を受
けた場合このローレンツ力が減衰力となり,ピストン
(5a)(5b)と可動コイル(8a)(8b)からなる組立体
の同方向,同位相の振動を抑制するので,これらがハウ
ジング(10)あるいはヨーク(14)と衝突して騒音を発
生したり,部品の欠損を生じるという問題を解消するこ
とができる。一方,通常の冷凍発生動作において,二個
の可動コイル(8a)(8b)が互いに逆方向に同振幅で振
動するような場合には,二個のスリーブ(7a)(7b)に
誘起される電圧は互いに打ち消し合う方向となるので,
スリーブ(7a)(7b)に電流は流れず,可動コイル(8
a)(8b)の移動を妨げるローレンツ力は発生しない。Next, the operation of the device of another invention of the present invention shown in FIG. 3 will be described. The principle of generating refrigeration is exactly the same as the conventional device in Fig. 6, but the compressor (1) receives a large vibration in the axial direction of the pistons (5a) (5b) from the outside, and the pistons (5a) (5b) When the assembly consisting of the movable coil (8a) and moving coil (8b) starts to vibrate in the same direction and in the same phase, the magnetic field created in the magnetic circuit (15) causes the sleeve (7a) (7b) to move.
A voltage is induced on the sleeve (7a) (7
Current flows in b) in the directions shown in FIGS. 4 and 5.
Due to this current, a Lorentz force is generated in the sleeves (7a) and (7b) in a direction that hinders the movement of the movable coils (8a) and (8b). When vibration is applied from the outside in the axial direction of the pistons (5a) (5b), this Lorentz force becomes a damping force, and the assembly of the pistons (5a) (5b) and the moving coils (8a) (8b) moves in the same direction. Since the vibration of the phase is suppressed, it is possible to solve the problem that these collide with the housing (10) or the yoke (14) to generate noise or damage to parts. On the other hand, in the normal freezing generation operation, when the two moving coils (8a) and (8b) vibrate in opposite directions with the same amplitude, they are induced in the two sleeves (7a) and (7b). Since the voltages tend to cancel each other out,
No current flows through the sleeves (7a) and (7b), and the moving coil (8
a) Lorentz force that prevents the movement of (8b) is not generated.
さらに,第3図に示した発明では,スリーブ(7a)(7
b)を減衰用コイル(27a)(27b)として兼用している
ので,新たに磁気回路(15)の隙間(16a)(16b)を広
げる必要がない。隙間(16a)(16b)を広げると隙間
(16a)(16b)内の磁界が弱まるのでより大型の強力な
永久磁石が必要となるが,スリーブを減衰用コイル(27
a)(27b)として兼用すれば,従来装置と同じ大きさの
磁気回路(15)を使用することができる。Furthermore, in the invention shown in FIG. 3, the sleeves (7a) (7
Since b) is also used as the damping coils (27a) (27b), it is not necessary to newly widen the gaps (16a) (16b) of the magnetic circuit (15). When the gaps (16a) and (16b) are widened, the magnetic field in the gaps (16a) and (16b) weakens, so a larger powerful permanent magnet is required.
If used as a) and (27b), a magnetic circuit (15) of the same size as the conventional device can be used.
[発明の効果] 以上説明したように,この発明に係る冷凍機は二個の可
動コイルのスリーブにそれぞれ減衰用コイルを付加し,
二個の可動コイルが永久磁石の作る磁界の中を同方向に
移動するときのみ,磁界によって減衰用コイルに誘起さ
れる電圧によって減衰用コイル内を流れる電流が可動コ
イルの移動を妨げる方向にローレンツ力を発生するよう
に,二個の可動コイルの減衰用コイルを電気的に接続す
るという簡単な構造によって,外部からピストン軸方向
に振動を受けた場合,ピストンと可動コイルからなる組
立体の同方向,同位相の振動を抑制する減衰力が減衰用
コイルに発生するので,ピストンと可動コイルからなる
組立体がハウジングあるいはヨークと衝突して騒音を発
生したり,部品欠損を生じるという問題を解消すること
ができるという効果がある。[Effects of the Invention] As described above, in the refrigerator according to the present invention, damping coils are added to the sleeves of the two moving coils,
Only when the two moving coils move in the same direction in the magnetic field created by the permanent magnet, the current flowing in the attenuating coil due to the voltage induced in the attenuating coil by the magnetic field Lorentz in the direction in which the moving coil is prevented from moving. Due to the simple structure of electrically connecting the damping coil of two moving coils so as to generate force, when vibration is applied from the outside in the axial direction of the piston, the assembly of the piston and the moving coil becomes the same. Since a damping force that suppresses vibrations in the same direction and phase is generated in the damping coil, the problem that the assembly consisting of the piston and the movable coil collides with the housing or yoke, generating noise, and causing component loss is solved. There is an effect that can be done.
また,この発明の別の発明は,二個の可動コイルのスリ
ーブ直線または螺旋状のスリットを設けた円柱状の導電
体で作り,減衰用コイルとして兼用しているので,磁気
回路を大型化しなくても良いという効果がある。Further, another invention of the present invention is made of a cylindrical conductor provided with sleeve sleeve straight lines or spiral slits of two moving coils, and is also used as a damping coil, so that the magnetic circuit is not upsized. It has the effect of being good.
第1図はこの発明の一実施例による冷凍機を示す断面
図,第2図はこの発明の第1,第2の減衰用コイルの電気
的接続例を示す図,第3図はこの発明の別の発明による
冷凍機を示す断面図,第4図,第5図はこの発明の別の
発明のスリーブの電気的接続例を示す図,第6図は従来
の冷凍機を示す断面図,第7図はピストン,可動コイ
ル,スリーブ及び支持ばねによって構成されるばね一質
量の振動モデルを示す図である。 図において,(4a)(4b)はシリンダ,(5a)(5b)は
ピストン,(7a)(7b)はスリーブ,(8a)(8b)は可
動コイル,(9a)(9b)は導電体,(15)は磁気回路,
(17)は圧縮室,(18)は低温シリンダ,(20)はディ
スプレーサ,(21)は低温室,(22)高温室,(23)は
再生器,(27a)(27b)は減衰用コイルを示す。 なお、図中同一符号は同一,又は相当部分を示す。FIG. 1 is a sectional view showing a refrigerator according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a view showing an example of electrical connection of the first and second damping coils of the present invention, and FIG. 3 is a view of the present invention. FIG. 4 is a sectional view showing a refrigerator according to another invention, FIGS. 4 and 5 are diagrams showing an example of electrical connection of a sleeve according to another invention of the present invention, and FIG. 6 is a sectional view showing a conventional refrigerator. FIG. 7 is a diagram showing a vibration model of one mass of a spring constituted by a piston, a movable coil, a sleeve and a support spring. In the figure, (4a) and (4b) are cylinders, (5a) and (5b) are pistons, (7a) and (7b) are sleeves, (8a) and (8b) are moving coils, (9a) and (9b) are conductors, (15) is a magnetic circuit,
(17) is a compression chamber, (18) is a low temperature cylinder, (20) is a displacer, (21) is a low temperature chamber, (22) is a high temperature chamber, (23) is a regenerator, and (27a) (27b) are damping coils. Indicates. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.
Claims (2)
ンダと,筒型のスリーブに導電体を設け,前記導電体に
交番電流を流すことにより磁気回路が作る磁界の中を往
復運動する第1,第2の可動コイルと,前記第1の可動コ
イルに連結され前記第1のシリンダの中を往復運動する
第1のピストンと,前記第2の可動コイルに連結され前
記第2のシリンダの中を往復運動する第2のピストン
と,前記第1のシリンダおよび前記第2のシリンダの内
側に設けられ,前記第1のピストン及び前記第2のピス
トンが往復運動することによって容積が変化する圧縮室
と,細長い筒状の低温シリンダと,前記低温シリンダの
内部を低温室と高温室とに分け,かつ前記低温シリンダ
内を往復運動するディスプレーサと,前記ディスプレー
サ内部に設けられた再生器とを備えた冷凍機において,
前記第1の可動コイルに第1の減衰用コイルを,前記第
2の可動コイルに第2の減衰用コイルをそれぞれ付加
し,前記第1,第2の可動コイルが前記磁気回路の作る磁
界の中を同方向に移動するときのみ,磁界によって前記
第1,第2の減衰用コイルに誘起される電圧によって前記
第1,第2の減衰用コイルに流れる電流が,前記第1,第2
の可動コイルの移動を妨げるローレンツ力を発生するよ
うに,前記第1,第2の減衰用コイルを電気的に接続した
ことを特徴とする冷凍機。1. A first and a second cylinder, which are arranged coaxially with each other, and a conductor provided on a cylindrical sleeve, and an alternating current is passed through the conductor to reciprocate in a magnetic field created by a magnetic circuit. First and second moving coils that move, a first piston that is connected to the first moving coil and that reciprocates in the first cylinder, and the second piston that is connected to the second moving coil A second piston that reciprocates in the cylinder, and a volume provided by reciprocating the first piston and the second piston provided inside the first cylinder and the second cylinder. A variable compression chamber, a slender tubular low-temperature cylinder, a low-temperature chamber and a high-temperature chamber that divide the interior of the low-temperature cylinder into a displacer that reciprocates in the low-temperature cylinder, and a re-spooler installed inside the displacer. In a refrigerator equipped with a living vessel,
A first damping coil is added to the first moving coil, and a second damping coil is added to the second moving coil, so that the first and second moving coils generate a magnetic field of the magnetic circuit. Only when moving in the same direction, the currents flowing in the first and second damping coils by the voltage induced in the first and second damping coils by the magnetic field are
A refrigerator in which the first and second damping coils are electrically connected so as to generate a Lorentz force that hinders the movement of the movable coil.
ンダと,筒型のスリーブに導電体を設け,前記導電体に
交番電流を流すことにより磁気回路が作る磁界の中を往
復運動する第1,第2の可動コイルと,前記第1の可動コ
イルに連結され前記第1のシリンダの中を往復運動する
第1のピストンと,前記第2の可動コイルに連結され前
記第2のシリンダの中を往復運動する第2のピストン
と,前記第1のシリンダおよび前記第2のシリンダの内
側に設けられ,前記第1のピストン及び前記第2のピス
トンが往復運動することによって容積が変化する圧縮室
と,細長い円筒状の低温シリンダと,前記低温シリンダ
の内部を低温室と高温室とに分け、かつ前記低温シリン
ダ内を往復運動するディスプレーサと,前記ディスプレ
ーサ内部に設けられた再生器とを備えた冷凍機におい
て,前記第1,第2の可動コイルのスリーブに直線または
螺旋状のスリツトを設け、前記第1,第2の可動コイルが
前記磁気回路の作る磁界の中を同方向に移動するときの
み,磁界によって前記第1,第2の可動コイルのスリーブ
に誘起される電圧によって前記第1,第2の可動コイルの
スリーブに流れる電流が,前記第1,第2の可動コイルの
移動を妨げる方向にローレンツ力を発生するように,前
記第1,第2の可動コイルのスリーブを電気的に接続した
ことを特徴とする冷凍機。2. A first and a second cylinder arranged coaxially with each other, and a conductor provided on a cylindrical sleeve, and an alternating current is passed through the conductor to reciprocate in a magnetic field created by a magnetic circuit. First and second moving coils that move, a first piston that is connected to the first moving coil and that reciprocates in the first cylinder, and the second piston that is connected to the second moving coil A second piston that reciprocates in the cylinder, and a volume provided by reciprocating the first piston and the second piston provided inside the first cylinder and the second cylinder. A variable compression chamber, a slender cylindrical low temperature cylinder, a displacer that divides the inside of the low temperature cylinder into a low temperature chamber and a high temperature chamber, and reciprocates in the low temperature cylinder, and is provided inside the displacer. In a refrigerator equipped with a regenerator, linear or spiral slits are provided on the sleeves of the first and second moving coils, and the first and second moving coils are arranged in the magnetic field created by the magnetic circuit. Only when moving in the same direction, the current flowing in the sleeves of the first and second moving coils due to the voltage induced in the sleeves of the first and second moving coils by the magnetic field is A refrigerator characterized in that sleeves of the first and second movable coils are electrically connected so as to generate a Lorentz force in a direction in which movement of the movable coil is impeded.
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Applications Claiming Priority (1)
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JPH04143551A JPH04143551A (en) | 1992-05-18 |
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