JPH07846Y2

JPH07846Y2 - 冷凍機

Info

Publication number: JPH07846Y2
Application number: JP12790188U
Authority: JP
Inventors: 仁志谷口; 浩之清田; 啓一郎金子; 信生藤井; 武宮澤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1988-09-29
Filing date: 1988-09-29
Publication date: 1995-01-11
Anticipated expiration: 2003-09-29
Also published as: JPH0248761U

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）は従来の冷凍機の構成と動作を示
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
加圧して正弦曲線上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）のハウジング（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）の第二圧縮空間（４）内のガス
と，供給パイプ（５）内のガスと，第１圧縮空間（８）
内と膨張空間（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。内部シリンダ（17）にはピス
トン部材（11）を取囲むピストン部材用シール（13）
と，移動体（７）を取囲む移動体用シール（14）とが取
付けられ、シリンダ（６）内に配置される。なお，図で
はピストン部材用シール（13）と移動体用シール（14）
にはリング状のものを示しているが，ピストン部材（1
1）および移動体（７）と内部シリンダ（17）との間の
狭いすきまを利用したすきまシールにより構成してもか
まわない。ガススプリング空間（12）はピストン部材用
シール（13）とＯリング（19）と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，移動体用シール
（14）とＯリング（18）とによつて第１圧縮空間（８）
と膨張空間（９）との間を移動するガスが熱交換器（1
0）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）の摩擦抵抗を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３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時点で，作
動空間内の圧力がスプリング空間の（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（IV）の位置に向けて下方に
駆動させられる。第２図（IV）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課題があ
つた。すなわち，移動体（７）の往復動に伴う内部シリ
ンダ（17）の振動が内部シリンダ（17）とシリンダ
（６）との間にがたつきを生じさせ，内部シリンダ（1
7）または，シリンダ（６）の微少な摩耗粉を発生させ
る。また，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）や移動体（７）は損傷し易いため，上記の摩
耗粉がこれらの機能の劣化を促進させた。また，内部シ
リンダ（17）とシリンダ（６）との間のがたつきをなく
するためにネジ止め等の手段を用いた場合，これに要す
る機構や空間が増え，無用に大型化せねばならなかつ
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，ネジ止め等の手段を用いず，内部シリンダ（17）と
シリンダ（６）との間のがたつきをなくして，シール材
等が損傷するのを有効に防止す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，内部シリンダをサラバネで押
さえつけることによつてシリンダに固定したものであ
る。

〔作用〕

この考案においては，内部シリンダをサラバネで押さえ
つけることによつてシリンダに完全に固定しているの
で，移動体が往復動を繰返している途中においても内部
シリンダとシリンダががたつくことがなく，摩耗粉が全
く発生しないので，摩耗粉によるシール材等の損傷等の
悪影響をなくする。

〔実施例〕

第１図は，この考案の一実施例を示す図である。図にお
いて（１）〜（19）は第２図に示した従来装置と全く同
じものである。（20）はサラバネで内部シリンダ（17）
とシリンダ（６）を移動体（７）が往復動する方向と同
方向に押しつけて固定している。また，サラバネ（20）
はサラバネ自身のもつ弾性限度内でかつ，ガスの圧縮空
間とガススプリング空間（12）との間に発生する圧力差
を対して充分な余裕をもつて，圧縮変形した状態で取り
付けられている。

上記のように構成される冷凍機において，冷凍を発生す
る原理は，第２図（Ｉ）〜（IV）に示した従来装置と全
く同様であるが，内部シリンダ（17）とシリンダ（６）
がサラバネ（20）によつて強制的に固定されているの
で，内部シリンダ（17）とシリンダ（６）間のがたつき
が全くなくなり，これによる内部シリンダ（17）また
は，シリンダ（６）の摩耗粉の発生がなくなる。

〔考案の効果〕この考案は以上説明したとおり，内部シリンダとシリン
ダをバネによつて固定するという簡単な構造により，内
部シリンダとシリンダ間のがたつきにより発生する摩耗
粉の，シール部材等の損傷等の悪影響を有効に防止し，
ひいては，冷凍機の寿命を著しく延長させるという効果
がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの考案の一実施例を示す図，第２図（Ｉ）〜
（IV）は従来の冷凍機を示す図，第３図はガススプリン
グ空間，作動空間内のガス圧力と移動体の変位の関係を
示す図である。図において，（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，（６）はシリンダ，
（７）は移動体，（12）はガススプリング空間，（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，（20）はサラバネである。なお，図中同一あるいは相当部分には同一符号を付して
示してある。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者藤井信生神奈川県鎌倉市上町屋325番地三菱電機株式会社鎌倉製作所内 (72)考案者宮澤武神奈川県鎌倉市上町屋730番地三菱電機エンジニアリング株式会社鎌倉事業所内 (56)参考文献特開昭62−228841（ＪＰ，Ａ)

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

【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、
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、前記内部シリ
ンダを前記シリンダに押さえつけて固定するバネを設け
たことを特徴とする冷凍機。