JPH07844Y2 - 冷凍機 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この考案は，例えば赤外線素子の冷却等に用いられるス
ターリング冷凍機のような，移動体がその両端の圧力差
によつて往復動駆動される冷凍機に関するものである。

〔従来の技術〕

第２図（Ｉ）〜（IV）は例えば特開昭57-73873号公報に
示された従来の冷凍機の動作を示すもので，この冷凍機
は往復動形コンプレツサ（１）とコールドフインガ部
（２）とを含む。コンプレツサ（１）のピストン（３）
はヘリウムのような冷媒ガスを加圧して正弦曲線状の圧
力変動を起こさせる。第２圧縮空間（４）における圧力
変動は供給パイプ（５）を通してコールドフインガ部
（２）内に伝達される。コールドフインガ部（２）のシ
リンダ（６）内には円筒状の移動体（７）が自由に往復
運動してコールドフインガ部（２）内の第１圧縮空間
（８）と膨張空間（９）の容積を変えるようにされてい
る。移動体（７）は蓄熱式熱交換器（10）を含む。ヘリ
ウムは第１圧縮空間（８）と膨張空間（９）との間を熱
交換器（10）を通つて自由に流れる。上記移動体（７）
と一体のピストン部材（11）が第１圧縮空間（８）の端
部のガススプリング空間（12）内に延びている。

上記した冷凍機は加圧されたガスの二個の分離されたガ
ス空間を含むものとして示されている。ガスの作動空間
はコンプレツサ（１）の第２圧縮空間（４）内のガス
と，供給パイプ（５）内のガスと，第１圧縮空間（８）
内の膨張空間（９）内にあるガスと，熱交換器（10）内
のガスとを含む。別のガス空間を形成するのはガススプ
リング空間（12）である。スプリング空間（12）はピス
トン部材（11）を取囲むピストン部材用シール（13）に
よつて上記ガス作動空間に対してシールされている。ま
た，移動体（７）には移動体用シール（14）が取付けら
れ，第１圧縮空間（８）と膨張空間（９）の間を移動す
るガスが熱交換器（10）を通るように強制する。さらに
ピストン（３）にはピストン用シール（15）が備えら
れ，作動空間とクランク機構（図示せず）の納められた
バツフア空間の間をシールしている。

次に上記した冷凍機の動作を第３図に示したガススプリ
ング空間，作動空間内のガス圧力と移動体の変位の関係
図を含めて説明する。

第２図（Ｉ）のサイクルの時点においては，移動体
（７）の下端にはコールドフインガ部（２）内の膨張空
間（９）内にあり，コンプレツサ（１）は作動空間内の
ガスを圧縮しつつある。コンプレツサ（１）のピストン
（３）の圧縮運動は作動空間内の圧力を最低圧力から最
高圧力まで上昇させる。スプリング空間（12）内の圧力
は作動空間内の最低から最高までの圧力レベルの間のあ
るレベルで安定している。かくして，ある時点では作動
空間内において増加しつつある圧力は，移動体用シール
（14）およびピストン部材用シール（13）の摩擦抵抗が
克服するに十分な差圧をピストン部材（11）に対して発
生させる。そこで，ピストン部材（11）および移動体
（７）は第２図（II）に示す位置まで急速に上昇する。
この移動体（７）の運動によつて第１圧縮空間（８）の
ほぼ周囲温度の高圧のガスは熱交換器（10）を通過して
予冷された後，膨張空間（９）内に強制的に導かれる。
そして熱交換器（10）は通過していく加圧されたガスの
熱を吸収し、ガスを冷却する。かくして図示しないクラ
ンク機構による正弦曲線状駆動によつて，いまや，コン
プレツサのピストン（３）は第２図（III）のように作
動空間の容積を膨張させ始め，この膨張によつて膨張空
間（９）内の高圧ヘリウムガスは更に一層冷却される。
熱交換器（10）の全長にわたり200K以上の温度勾配を維
持させるような冷却作用を発生させるのは膨張空間
（９）におけるこの冷却である。ピストン（３）の膨張
運動におけるある時点で，作動空間内の圧力がスプリン
グ空間（12）の圧力以下に下降し，その差圧がシールの
摩擦力に打勝つのに十分なだけピストン部材（11）に対
して作用する。これにより，移動体（７）は第２図（I
V）の位置に向けて下方に駆動させられる。第２図（I
V）の位置はすなわち第２図（Ｉ）の位置になる前のス
タート位置でもある。また，このとき，膨張空間（９）
内の冷却されたガスは，熱交換器（10）内を通過するこ
とによつて該熱交換器（10）を冷却した後，ほぼ周囲温
度のガスとなつて第１圧縮空間（８）に戻る。

〔考案が解決しようとする課題〕

前記のような従来装置には以下に述べるような問題点が
あつた。すなわちピストン部材用シール（13）や移動体
用シール（14）を始め，それと摺り合う摺動面を持つピ
ストン部材（11）やシリンダ（６）は損傷し易いため，
いずれ交換が必要になる。また，これらのシールは，冷
凍機の性能や消費電力にも大きな影響を及ぼし，ものに
よつては冷凍機の性能や消費電力に対する要求を満足し
ないものがあり，新品のうちから交換が必要になる場合
もある。このようなとき，従来装置においてはピストン
部材用シール（13）や移動体用シール（14）を交換しに
くく手間もかかつた。また，シリンダ（６）の摺動面に
損傷がある場合はシリンダ（６）を交換せねばならず，
損害が大きかつた。

この考案はかかる課題を解決するためになされたもので
あり，内部シリンダにピストン部材用シール，移動体用
シールを設けて，その内部シリンダを交換することによ
り摺動部品の交換を容易にできる冷凍機を得ることを目
的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この考案に係る冷凍機は，シリンダ（６）内部にピスト
ン部材用シール（13）と移動体用シール（14）を有する
内部シリンダ（17）を設けたものである。

〔作用〕

この考案に係る冷凍機は，ピストン部材用シール（13）
と移動体用シール（14）を有する内部シリンダ（17）を
設けたことにより，ピストン部材用シール（13）と移動
体用シール（14）交換が必要になつた場合，シリンダ
（６）から内部シリンダ（17）を取り外すことにより手
間を小さくする事ができる。また，シリンダ（６）の摺
動面に損傷がある場合も従来装置のようにシリンダ
（６）を交換することなく，内部シリンダ（17）のみを
交換することにより損害を小さくする事ができる。

〔実施例〕

第１図は，この考案の一実施例を示す図である。ピスト
ン部材用シール（13）と移動体用シール（14）は，内部
シリンダ（17）に取り付けられている。ここにおいて，
ピストン部材用シール（13）と移動体用シール（14）
は，内部シリンダ（17）に接着されていてもかまわな
い。Ｏリング（18）は移動体用シール（14）と同様，移
動体（７）とシリンダ（６）に囲まれた作動空間と，第
１圧縮空間（８）のシールをしており，第１圧縮空間
（８）と膨張空間（９）の間を移動するガスが熱交換機
（10）を通るように強制する。このことによつて，第１
圧縮空間（８）で圧縮されたガスが温度の高いまま膨張
空間（９）に達することがなく熱交換機（10）を通つて
熱交換を行う。また，膨張空間（９）で低温になつたガ
スは，温度の高いまま第１圧縮空間（８）に達すること
がなく熱交換機（10）を通つて熱交換を行うことができ
る。また,Oリング（19）は，ピストン部材用シール（1
3）と同様，第１圧縮空間（８）を含むガス作動空間と
ガススプリング空間（12）をシールしている。このこと
によつて，第１圧縮空間（８）の圧力変化がガススプリ
ング空間（12）の圧力との間に適当な圧力差を生じせし
め，従来例において示したものと同様な機能を果たすこ
とができる。

この考案に係る冷凍機は，ピストン部材用シール（13）
と移動体用シール（14）を有する内部シリンダ（17）を
設けたことにより、ピストン部材用シール（13）と移動
体用シール（14）交換が必要になつた場合シリンダ
（６）から内部シリンダ（17）を取り外すことにより，
手間を小さくする事ができる。また，シリンダ（６）の
摺動面に損傷がある場合も従来装置のようにシリンダ
（６）を交換することなく，内部シリンダ（17）のみを
交換することにより損害を小さくする事ができる。

なお，上記実施例ではシール（13），（14）の両方を内
部シリンダ（17）に設けたが，いずれか一方を内部シリ
ンダ（17）に設けたものでもこの考案の範囲に含まれる
ことは言うまでもない。

〔考案の効果〕

以上説明したようにこの考案によれば、損傷し易いピス
トン部材用シール（13）や移動体用シール（14）に交換
の必要が生じた場合，シリンダ（６）から内部シリンダ
（17）を取り外し，別の内部シリンダ（17）を取り付け
ることにより，小さな手間で損傷した部品を新しいもの
と交換することができるあるいはまた，シリンダ（６）
の摺動面に損傷が生じ，シリンダ（６）自体に交換の必
要がある場合も従来装置のようにシリンダ（６）を交換
することなく，内部シリンダ（17）のみを交換すること
により損害を小さくする事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は，この考案の一実施例による冷凍機を示す図，
第２図（Ｉ）〜（IV）は従来の冷凍機の動作を示す図，
第３図はガススプリング空間内のガス圧力と作動空間内
のガス圧力と移動体の変位の関係を示す図である。 図中，（１）はコンプレツサ，（２）はコールドフイン
ガ，（５）は供給パイプ，（７）は移動体，（13）はピ
ストン部材用シール，（14）は移動体用シール，（17）
は内部シリンダを示す。 図中同一符号は，同一又は相当部分を示す。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】筒状のシリンダの一端において外部から吸
   熱を行うコールドフィンガと、前記シリンダの内部を第
   １圧縮空間と膨張空間とに分け、かつ前記シリンダ内部
   を往復動をする移動体と、前記第１圧縮空間と前記膨張
   空間とが前記移動体の外周と前記シリンダの内周の隙間
   を介して連通することを防ぐための移動体用シールと、
   前記移動体の上部に設けられたピストン部材と、前記ピ
   ストン部材の上部周囲を囲むガススプリング空間と前記
   第１圧縮空間とが前記ピストン部材の外周の隙間を介し
   て連通することを防ぐためのピストン部材用シールと、
   第２圧縮空間を備えかつ前記第２圧縮空間内の作動ガス
   に周期的な圧力変動を与えるコンプレッサと、前記第１
   圧縮空間と前記第２圧縮空間とを連通させる供給パイプ
   とを有する冷凍機において、前記移動体用シールと前記
   ピストン部材用シールまたはその一方を備え、かつ前記
   シリンダと着脱可能な内部シリンダを有することを特徴
   とする冷凍機。