JPH0788985B2 - 冷凍機 - Google Patents
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- JPH0788985B2 JPH0788985B2 JP2007520A JP752090A JPH0788985B2 JP H0788985 B2 JPH0788985 B2 JP H0788985B2 JP 2007520 A JP2007520 A JP 2007520A JP 752090 A JP752090 A JP 752090A JP H0788985 B2 JPH0788985 B2 JP H0788985B2
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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
- F25B49/00—Arrangement or mounting of control or safety devices
- F25B49/02—Arrangement or mounting of control or safety devices for compression type machines, plants or systems
- F25B49/025—Motor control arrangements
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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
- F25B9/00—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point
- F25B9/14—Compression machines, plants or systems, in which the refrigerant is air or other gas of low boiling point characterised by the cycle used, e.g. Stirling cycle
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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
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- F25B2309/00—Gas cycle refrigeration machines
- F25B2309/001—Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor
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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
- F25B2309/003—Gas cycle refrigeration machines characterised by construction or composition of the regenerator
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- Mechanical Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Compressors, Vaccum Pumps And Other Relevant Systems (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Motor Or Generator Cooling System (AREA)
- Compressor (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は，例えば赤外線検知素子を極低温（例えば80
K程度）に冷却するスターリング冷凍機に関するもので
ある。
K程度）に冷却するスターリング冷凍機に関するもので
ある。
第７図に特開平１−10065号公報に記載された従来のス
ターリング冷凍機の構成例を示す。
ターリング冷凍機の構成例を示す。
第７図においてスターリング冷凍機は，大きく分けて
（１）の圧縮機と（２）のコールドフインガと（38）の
電源より構成される。前記圧縮機（１）は，支持ばね
（５）により位置決めされたピストン（３）が第１のシ
リンダ（４）内部を往復運動する構造となつている。ま
た支持ばね（５）の両端はピストン（３）とハウジング
（８）に固定された部材（20）（21）と結合されてい
る。
（１）の圧縮機と（２）のコールドフインガと（38）の
電源より構成される。前記圧縮機（１）は，支持ばね
（５）により位置決めされたピストン（３）が第１のシ
リンダ（４）内部を往復運動する構造となつている。ま
た支持ばね（５）の両端はピストン（３）とハウジング
（８）に固定された部材（20）（21）と結合されてい
る。
前記ピストン（３）には非磁性材料からなる軽量のスリ
ーブ（６）が連結され，前記スリーブ（６）には導電体
を巻き付けて可動コイル（７）を形成する。前記可動コ
イル（７）はハウジング（８）の壁を通して外部に伸び
る第１のリード線（９）及び第２のリード線（10）と接
続している。これらのリード線（９），（10）は前記ハ
ウジング（８）の外側に第１の電気接点（11）及び第２
の電気接点（12）を持ち，電源（38）と接続している。
前記ハウジング（８）内には環状永久磁石（13）及びヨ
ーク（14）が設けられており，これらは閉磁気回路を構
成している。前記可動コイル（７）は前記環状永久磁石
（13）及び前記ヨーク（14）からなる閉磁気回路に設け
られた間隙（15）内で前記ピストン（３）の軸方向に往
復運動できる構造になつている。前記間隙（15）内には
前記可動コイル（７）の運動方向を横切る半径方向に永
久磁界が存在する。以上の前記スリーブ（６），前記可
動コイル（７），前記リード線（９），（10），前記環
状永久磁石（13），前記ヨーク（14）は、全体としてリ
ニアモータ（16）を構成している。
ーブ（６）が連結され，前記スリーブ（６）には導電体
を巻き付けて可動コイル（７）を形成する。前記可動コ
イル（７）はハウジング（８）の壁を通して外部に伸び
る第１のリード線（９）及び第２のリード線（10）と接
続している。これらのリード線（９），（10）は前記ハ
ウジング（８）の外側に第１の電気接点（11）及び第２
の電気接点（12）を持ち，電源（38）と接続している。
前記ハウジング（８）内には環状永久磁石（13）及びヨ
ーク（14）が設けられており，これらは閉磁気回路を構
成している。前記可動コイル（７）は前記環状永久磁石
（13）及び前記ヨーク（14）からなる閉磁気回路に設け
られた間隙（15）内で前記ピストン（３）の軸方向に往
復運動できる構造になつている。前記間隙（15）内には
前記可動コイル（７）の運動方向を横切る半径方向に永
久磁界が存在する。以上の前記スリーブ（６），前記可
動コイル（７），前記リード線（９），（10），前記環
状永久磁石（13），前記ヨーク（14）は、全体としてリ
ニアモータ（16）を構成している。
前記第１のシリンダ（４）内側の前記ピストン（３）上
部の内部空間を圧縮室（17）と呼ぶ。前記圧縮室（17）
には例えばヘリウムなどの高圧ガスが封入されている。
前記圧縮室（17）内の作動ガスが前記第１のシリンダ
（４）と前記ピストン（３）の隙間を通過しないように
前記第１のシリンダ（４）と前記ピストン（３）の隙間
にはシール（18），（19）が設けられている。以上が圧
縮機（１）の構成である。
部の内部空間を圧縮室（17）と呼ぶ。前記圧縮室（17）
には例えばヘリウムなどの高圧ガスが封入されている。
前記圧縮室（17）内の作動ガスが前記第１のシリンダ
（４）と前記ピストン（３）の隙間を通過しないように
前記第１のシリンダ（４）と前記ピストン（３）の隙間
にはシール（18），（19）が設けられている。以上が圧
縮機（１）の構成である。
一方，前記コールドフインガ（２）は円周状の第２のシ
リンダ（35）及び共振ばね（22）により係合され前記第
２のシリンダ（35）内を摺動自在に往復するデイスプレ
ーサ（23）を有している。前記第２のシリンダ（35）内
部の空間は前記デイスプレーサ（23）によつて２分割さ
れており，前記デイスプレーサ（23）より上方の空間を
低温室（24），下方の空間を高温室（25）と呼ぶ。前記
デイスプレーサ（23）内部には再生器（26），ガス通過
孔（27），（28）が設けられ，前記低温室（24）と前記
高温室25は前記再生器（26）と前記ガス通過孔（27），
（28）を介して連通しており，前記再生器（26）内には
例えば銅の金網などの蓄冷材（29）が充填されている。
前記第２のシリンダ（35）と前記デイスプレーサ（23）
の隙間を作動ガスが通過しないように前記デイスプレー
サ（23）と前記第２のシリンダ（35）の隙間にはシール
（30），（31）が設けられている。前記コールドフイン
ガ（２）の各室には前記圧縮機（１）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。以上が
コールドフインガ（２）の構成である。前記圧縮機
（１）の前記圧縮室（17）と前記コールドフインガ
（２）の前記高温室（25）は，冷却器（32）を介して連
通している。また，前記圧縮室（17），前記高温室（2
5），前記再生器（26），前記低温室（24）は互いに連
通しており，これらの室全体を作動室（33）と呼ぶ。
リンダ（35）及び共振ばね（22）により係合され前記第
２のシリンダ（35）内を摺動自在に往復するデイスプレ
ーサ（23）を有している。前記第２のシリンダ（35）内
部の空間は前記デイスプレーサ（23）によつて２分割さ
れており，前記デイスプレーサ（23）より上方の空間を
低温室（24），下方の空間を高温室（25）と呼ぶ。前記
デイスプレーサ（23）内部には再生器（26），ガス通過
孔（27），（28）が設けられ，前記低温室（24）と前記
高温室25は前記再生器（26）と前記ガス通過孔（27），
（28）を介して連通しており，前記再生器（26）内には
例えば銅の金網などの蓄冷材（29）が充填されている。
前記第２のシリンダ（35）と前記デイスプレーサ（23）
の隙間を作動ガスが通過しないように前記デイスプレー
サ（23）と前記第２のシリンダ（35）の隙間にはシール
（30），（31）が設けられている。前記コールドフイン
ガ（２）の各室には前記圧縮機（１）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。以上が
コールドフインガ（２）の構成である。前記圧縮機
（１）の前記圧縮室（17）と前記コールドフインガ
（２）の前記高温室（25）は，冷却器（32）を介して連
通している。また，前記圧縮室（17），前記高温室（2
5），前記再生器（26），前記低温室（24）は互いに連
通しており，これらの室全体を作動室（33）と呼ぶ。
前記リニアモータ（16）の前記可動コイル（７）には，
正弦波状の例えば50Hz一定周波数の交流電流が一定量電
源（38）より供給されている。
正弦波状の例えば50Hz一定周波数の交流電流が一定量電
源（38）より供給されている。
前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。
明する。
電源（38）より電気接点（11），（12）及びリード線
（９），（10）を介して可動コイル（７）に交流電流を
印加すると，可動コイル（７）には間隙（15）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（３），スリーブ（６）及び可動コイ
ル（７）からなる組立体はピストン（３）の軸方向で上
下に移動する。
（９），（10）を介して可動コイル（７）に交流電流を
印加すると，可動コイル（７）には間隙（15）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（３），スリーブ（６）及び可動コイ
ル（７）からなる組立体はピストン（３）の軸方向で上
下に移動する。
今，可動コイル（７）に正弦波電流を印加すると，ピス
トン（３）はシリンダ（４）の内部を往復運動し，圧縮
室（17）から低温室（24）に至る作動室（33）のガス圧
力に正弦波状の波動を与える。この正弦波状の圧力波動
によりデイスプレーサ（23）内の再生器（26）を通過す
るガスの流量が周期的に変化し、再生器（26）による圧
力損失によつてデイスプレーサ（23）の両端には周期的
な圧力差が生じる。この圧力差と共振ばね（22）の共振
によつて再生器（26）を含むデイスプレーサ（23）はピ
ストン（３）と同じ周波数かつ異つた位相でコールドフ
インガ（２）内を軸方向に往復する。
トン（３）はシリンダ（４）の内部を往復運動し，圧縮
室（17）から低温室（24）に至る作動室（33）のガス圧
力に正弦波状の波動を与える。この正弦波状の圧力波動
によりデイスプレーサ（23）内の再生器（26）を通過す
るガスの流量が周期的に変化し、再生器（26）による圧
力損失によつてデイスプレーサ（23）の両端には周期的
な圧力差が生じる。この圧力差と共振ばね（22）の共振
によつて再生器（26）を含むデイスプレーサ（23）はピ
ストン（３）と同じ周波数かつ異つた位相でコールドフ
インガ（２）内を軸方向に往復する。
ピストン（３）及びデイスプレーサ（23）が適当な位相
差を保つて運動するとき，作動室（33）に封入された作
動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知の熱力
学サイクルを構成し，主として低温室（24）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.Walker,
Plenum Press,New York,1983,PP.117〜123）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。
差を保つて運動するとき，作動室（33）に封入された作
動ガスは「逆スターリングサイクル」として既知の熱力
学サイクルを構成し，主として低温室（24）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.Walker,
Plenum Press,New York,1983,PP.117〜123）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。
ピストン（３）により圧縮された圧縮室（17）内のガス
は冷却器（32）を経て流れる間に圧縮熱が冷却され，高
温室（25），ガス通過孔（27），再生器（26）に流れ込
む。作動ガスは，再生器（26）では半サイクル前に蓄え
られた冷熱により予冷され，低温室（24）内に入る。そ
して，大部分の作動ガスが低温室（24）内に入ると膨張
が始まり，低温室（24）内に冷熱を発生する。作動ガス
は，次に逆の順序で再生器（26）に冷熱を放出しながら
流路を戻り圧縮室（17）内に入る。この時，コールドフ
インガ（２）先端部から熱を奪いその外部を冷却する。
このようにして，大部分の作動ガスが圧縮室（17）内に
戻ると再び圧縮が始まり，次のサイクルに移動する。以
上のようなプロセスを繰返すことにより低温室（24）の
温度は徐々に低下し，極低温（例えば約80K）に達す
る。
は冷却器（32）を経て流れる間に圧縮熱が冷却され，高
温室（25），ガス通過孔（27），再生器（26）に流れ込
む。作動ガスは，再生器（26）では半サイクル前に蓄え
られた冷熱により予冷され，低温室（24）内に入る。そ
して，大部分の作動ガスが低温室（24）内に入ると膨張
が始まり，低温室（24）内に冷熱を発生する。作動ガス
は，次に逆の順序で再生器（26）に冷熱を放出しながら
流路を戻り圧縮室（17）内に入る。この時，コールドフ
インガ（２）先端部から熱を奪いその外部を冷却する。
このようにして，大部分の作動ガスが圧縮室（17）内に
戻ると再び圧縮が始まり，次のサイクルに移動する。以
上のようなプロセスを繰返すことにより低温室（24）の
温度は徐々に低下し，極低温（例えば約80K）に達す
る。
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。可動コイル（７）へ一定の交流電流を印加し，ピ
ストン（３）を往復運動（振動）させる。このピストン
（３）の振動は，コールドフインガ（２）の低温室（2
4）の温度により変化し，第８図に示すように温度が低
下するにしたがい振幅が小さくなる傾向がある。これ
は，低温室の温度が低下するにしたがい，第９図に示す
ピストンと圧力波の位相差αが大きくなり圧縮抵抗が増
加するため，ピストンの振幅が小さくなる。
つた。可動コイル（７）へ一定の交流電流を印加し，ピ
ストン（３）を往復運動（振動）させる。このピストン
（３）の振動は，コールドフインガ（２）の低温室（2
4）の温度により変化し，第８図に示すように温度が低
下するにしたがい振幅が小さくなる傾向がある。これ
は，低温室の温度が低下するにしたがい，第９図に示す
ピストンと圧力波の位相差αが大きくなり圧縮抵抗が増
加するため，ピストンの振幅が小さくなる。
したがつて，コールドフインガ（２）の低温室（24）が
常温（300K）から極低温（80K）まで冷却される場合，
ピストンの振幅が徐々に小さくなり，これにより作動ガ
スの圧力振幅が小さくなるので，冷却速度が低下し，ク
ールダウンタイム（常温から極低温まで冷却する時間）
が長くなるという課題があつた。
常温（300K）から極低温（80K）まで冷却される場合，
ピストンの振幅が徐々に小さくなり，これにより作動ガ
スの圧力振幅が小さくなるので，冷却速度が低下し，ク
ールダウンタイム（常温から極低温まで冷却する時間）
が長くなるという課題があつた。
この発明は，上記のような課題を解消するためになされ
たもので，クールダウンタイムを短縮できる冷凍機を得
ることを目的としている。
たもので，クールダウンタイムを短縮できる冷凍機を得
ることを目的としている。
この発明にかかる冷凍機は，コールドフインガの低温室
の温度を検出する温度検出器と，この温度検出器の検出
信号を入力とし低温室の温度が低いときほどリニアモー
タ印加する電気入力量が大となるように電気入力量を決
定する電気入力量決定器と，この電気入力量決定器の出
力に基づいた電気入力量をリニアモータに供給する電源
とを設けたものである。
の温度を検出する温度検出器と，この温度検出器の検出
信号を入力とし低温室の温度が低いときほどリニアモー
タ印加する電気入力量が大となるように電気入力量を決
定する電気入力量決定器と，この電気入力量決定器の出
力に基づいた電気入力量をリニアモータに供給する電源
とを設けたものである。
この発明においては，低温室の温度を温度検出器により
検出し，その検出信号を入力として電気入力量決定器は
低温室の温度が低下するにしたがい，リニアモータに供
給する電気入力量が増大するよう電気入力量を決定し，
この決定に対応した電気入力量が電源からリニアモータ
に供給されるので，ピストンの振幅は低温室の温度が低
下しても小さくならず，クールダウンタイムが短縮され
る。
検出し，その検出信号を入力として電気入力量決定器は
低温室の温度が低下するにしたがい，リニアモータに供
給する電気入力量が増大するよう電気入力量を決定し，
この決定に対応した電気入力量が電源からリニアモータ
に供給されるので，ピストンの振幅は低温室の温度が低
下しても小さくならず，クールダウンタイムが短縮され
る。
以下，この発明の一実施例を図について説明する。第１
図において，（１）の圧縮機と（２）のコールドフイン
ガは従来のものと同じであり，ここでは説明を省略す
る。（36）は前記コールドフインガ（２）の低温室（2
4）の上部に取付けられ，前記低温室（24）の温度を検
出する温度検出器，（37）は前記温度検出器（36）の検
出信号を入力としてリニアモータ（16）に印加する電気
入力量を決定する電気入力量決定器，（38）は前記電気
入力量決定器（37）の出力に基づいた電気入力量を前記
圧縮機（１）の前記リニアモータ（16）に供給するため
の電源である。
図において，（１）の圧縮機と（２）のコールドフイン
ガは従来のものと同じであり，ここでは説明を省略す
る。（36）は前記コールドフインガ（２）の低温室（2
4）の上部に取付けられ，前記低温室（24）の温度を検
出する温度検出器，（37）は前記温度検出器（36）の検
出信号を入力としてリニアモータ（16）に印加する電気
入力量を決定する電気入力量決定器，（38）は前記電気
入力量決定器（37）の出力に基づいた電気入力量を前記
圧縮機（１）の前記リニアモータ（16）に供給するため
の電源である。
このような装置においては，コールドフインガ（２）の
低温室（24）の温度を温度検出器（36）により検出し，
電気入力量決定器（37）は温度検出器（36）の検出信号
を入力として，リニアモータ（16）の可動コイル（７）
に印加する電流量を決定する。この電気入力量決定器
（37）の決定により，電源（38）は電流量を変化させピ
ストン（３）の振幅を制御する。第２図に低温室（24）
の温度と交流電流とピストン（３）の振幅の関係図を示
す。低温室（24）の温度が低下するにしたがい交流電流
の量を直線的に増加させ，ピストン（３）の振幅を最大
に保つようにする。これにより作動ガスの圧力振幅が小
さくならないため冷却速度を持続しクールダウンタイム
を短縮することができる。
低温室（24）の温度を温度検出器（36）により検出し，
電気入力量決定器（37）は温度検出器（36）の検出信号
を入力として，リニアモータ（16）の可動コイル（７）
に印加する電流量を決定する。この電気入力量決定器
（37）の決定により，電源（38）は電流量を変化させピ
ストン（３）の振幅を制御する。第２図に低温室（24）
の温度と交流電流とピストン（３）の振幅の関係図を示
す。低温室（24）の温度が低下するにしたがい交流電流
の量を直線的に増加させ，ピストン（３）の振幅を最大
に保つようにする。これにより作動ガスの圧力振幅が小
さくならないため冷却速度を持続しクールダウンタイム
を短縮することができる。
第２図では，可動コイル（７）に印加する電流量を制御
した例を示したが，全く同様に印加する電圧を制御して
もこの発明を実施できる。
した例を示したが，全く同様に印加する電圧を制御して
もこの発明を実施できる。
なお上記実施例では，電源（38）の電流量を低温室（2
4）の温度に対して直線的に変化させたが，第３図，第
４図に示すように段階的又は曲線的に変化させてもよ
い。
4）の温度に対して直線的に変化させたが，第３図，第
４図に示すように段階的又は曲線的に変化させてもよ
い。
また，上記実施例では温度検出器（36）をコールドフイ
ンガ（２）の先端に設けたものを示したが，第５図のよ
うにこの発明の冷凍機を赤外線検知素子（39）の冷却に
応用する場合，コールドフインガ（２）に赤外線検知素
子（39）を持つ赤外線検出器（40）を取付け，この赤外
線検出器（40）内に温度検出器（36）を設けてもよい。
赤外線検出器（40）とは、赤外線を検知する素子を内部
に持つ真空の断熱容器で，赤外線をウインドウ（41）よ
り取入れ赤外線検知素子（39）で検知するものである。
なお，赤外線検知素子（39）は極低温まで冷却しないと
機能しないため，コールドフインガ（２）に接触する部
分の裏面に設けている。また，赤外線検知素子（39）に
温度検出器（36）を内蔵してもよい。第５図の例では，
温度検出器（36）は間接的に低温室（24）の温度を検出
するため，温度検出器（36）と低温室（24）の間の熱抵
抗により，温度検出器（36）で検出された温度と実際の
低温室（24）の温度とが異なるという誤差が生じるが，
この程度の誤差は本発明を実施する上で支障があるもの
でない。
ンガ（２）の先端に設けたものを示したが，第５図のよ
うにこの発明の冷凍機を赤外線検知素子（39）の冷却に
応用する場合，コールドフインガ（２）に赤外線検知素
子（39）を持つ赤外線検出器（40）を取付け，この赤外
線検出器（40）内に温度検出器（36）を設けてもよい。
赤外線検出器（40）とは、赤外線を検知する素子を内部
に持つ真空の断熱容器で，赤外線をウインドウ（41）よ
り取入れ赤外線検知素子（39）で検知するものである。
なお，赤外線検知素子（39）は極低温まで冷却しないと
機能しないため，コールドフインガ（２）に接触する部
分の裏面に設けている。また，赤外線検知素子（39）に
温度検出器（36）を内蔵してもよい。第５図の例では，
温度検出器（36）は間接的に低温室（24）の温度を検出
するため，温度検出器（36）と低温室（24）の間の熱抵
抗により，温度検出器（36）で検出された温度と実際の
低温室（24）の温度とが異なるという誤差が生じるが，
この程度の誤差は本発明を実施する上で支障があるもの
でない。
また，上記実施例では圧縮機（１）とコールドフインガ
（２）が一体化されたスターリング冷凍機であつたが，
第６図に示すような圧縮機（１）とコールドフインガ
（２）が連結官（34）を介して互いに分離された分離型
のスターリング冷凍機のように，リニアモータ（16）を
有するスターリング冷凍機ならどの形状のものでも同様
の効果が期待できる。
（２）が一体化されたスターリング冷凍機であつたが，
第６図に示すような圧縮機（１）とコールドフインガ
（２）が連結官（34）を介して互いに分離された分離型
のスターリング冷凍機のように，リニアモータ（16）を
有するスターリング冷凍機ならどの形状のものでも同様
の効果が期待できる。
以上のようにこの発明によれば，低温室の温度を温度検
出器により検出し，その検出信号を入力として電気入力
量決定器は，低温室の温度が低下するにしたがいリニア
モータに供給する電気入力量が増大するよう電気入力量
を決定し，この決定に対応した電気入力量が電源からリ
ニアモータに供給するように構成したので，クールダウ
ンタイムを短縮することができるという効果がある。
出器により検出し，その検出信号を入力として電気入力
量決定器は，低温室の温度が低下するにしたがいリニア
モータに供給する電気入力量が増大するよう電気入力量
を決定し，この決定に対応した電気入力量が電源からリ
ニアモータに供給するように構成したので，クールダウ
ンタイムを短縮することができるという効果がある。
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図はこの発明の冷凍機の低温室の温度と交流電
流とピストンの振幅の関係図，第３図及び第４図はこの
発明の他の実施例による低温室の温度と交流電流の関係
図，第５図及び第６図はこの発明の他の実施例による冷
凍機を示す断面図，第７図は従来の冷凍機を示す断面
図，第８図は従来の冷凍機の低温室の温度と交流電流と
ピストンの振幅の関係図，第９図は従来の冷凍機のピス
トンの動きと圧縮室内の作動ガスの圧力変動の関係を示
すタイミングチヤートである。 図において，（１）は圧縮機，（２）はコールドフイン
ガ，（３）はピストン，（４）は第１のシリンダ，
（７）は可動コイル，（16）はリニアモータ，（23）は
デイスプレーサ，（24）は低温室，（25）は高温室，
（35）は第２のシリンダ，（36）は温度検出器，（37）
は電気入力量決定器，（38）は電源である。 なお，各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
図，第２図はこの発明の冷凍機の低温室の温度と交流電
流とピストンの振幅の関係図，第３図及び第４図はこの
発明の他の実施例による低温室の温度と交流電流の関係
図，第５図及び第６図はこの発明の他の実施例による冷
凍機を示す断面図，第７図は従来の冷凍機を示す断面
図，第８図は従来の冷凍機の低温室の温度と交流電流と
ピストンの振幅の関係図，第９図は従来の冷凍機のピス
トンの動きと圧縮室内の作動ガスの圧力変動の関係を示
すタイミングチヤートである。 図において，（１）は圧縮機，（２）はコールドフイン
ガ，（３）はピストン，（４）は第１のシリンダ，
（７）は可動コイル，（16）はリニアモータ，（23）は
デイスプレーサ，（24）は低温室，（25）は高温室，
（35）は第２のシリンダ，（36）は温度検出器，（37）
は電気入力量決定器，（38）は電源である。 なお，各図中同一符号は同一または相当部分を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 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 (56)参考文献 特開 平１−281373（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−114673（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−153473（ＪＰ，Ｕ)
Claims (1)
- 【請求項１】第１のシリンダ、前記第１のシリンダの中
を往復運動するピストン、前記ピストンを駆動させるリ
ニアモータとを備えた圧縮機と、第２のシリンダ、前記
第２のシリンダの中を往復運動するディスプレーサ、前
記ディスプレーサにより仕切られた低温室と高温室とを
備えたコールドフィンガとを有する冷凍機において、前
記低温室の温度を検出する温度検出器と、前記温度検出
器の検出信号を入力とし前記低温室の温度が低いときほ
ど前記リニアモータに印加する電気入力量が大となるよ
うに前記電気入力量を決定する電気入力量決定器と、前
記電気入力量決定器の出力に基づいた電気入力量を前記
リニアモータに供給するための電源とを備えたことを特
徴とする冷凍機。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007520A JPH0788985B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 冷凍機 |
| US07/594,631 US5088288A (en) | 1990-01-17 | 1990-10-09 | Refrigerator |
| DE69005607T DE69005607T2 (de) | 1990-01-17 | 1990-10-11 | Kälteanlage. |
| EP90119470A EP0437678B1 (en) | 1990-01-17 | 1990-10-11 | Refrigerator |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2007520A JPH0788985B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 冷凍機 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03211368A JPH03211368A (ja) | 1991-09-17 |
| JPH0788985B2 true JPH0788985B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=11668052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007520A Expired - Lifetime JPH0788985B2 (ja) | 1990-01-17 | 1990-01-17 | 冷凍機 |
Country Status (4)
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| EP (1) | EP0437678B1 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| EP0553818B1 (en) * | 1992-01-31 | 1995-12-06 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Piston/displacer support means for a cryogenic refrigerator |
| US5261799A (en) * | 1992-04-03 | 1993-11-16 | General Electric Company | Balanced linear motor compressor |
| US5245830A (en) * | 1992-06-03 | 1993-09-21 | Lockheed Missiles & Space Company, Inc. | Adaptive error correction control system for optimizing stirling refrigerator operation |
| US5385021A (en) * | 1992-08-20 | 1995-01-31 | Sunpower, Inc. | Free piston stirling machine having variable spring between displacer and piston for power control and stroke limiting |
| JPH06137697A (ja) * | 1992-10-29 | 1994-05-20 | Aisin New Hard Kk | 熱駆動式冷凍機 |
| JP2809985B2 (ja) * | 1994-03-09 | 1998-10-15 | 日本原子力研究所 | 放射線検出装置 |
| NL9401251A (nl) * | 1994-08-01 | 1996-03-01 | Hollandse Signaalapparaten Bv | Stirling-koeler. |
| FR2741940B1 (fr) * | 1995-12-05 | 1998-01-02 | Cryotechnologies | Refroidisseur a moteur lineaire |
| US5678409A (en) * | 1996-06-21 | 1997-10-21 | Hughes Electronics | Passive three state electromagnetic motor/damper for controlling stirling refrigerator expanders |
| JP2877094B2 (ja) * | 1996-09-13 | 1999-03-31 | ダイキン工業株式会社 | 極低温冷凍機及びその制御方法 |
| US5813235A (en) * | 1997-02-24 | 1998-09-29 | The State Of Oregon Acting By And Through The State Board Of Higher Education On Behalf Of Oregon State University | Resonantly coupled α-stirling cooler |
| US6203292B1 (en) * | 1997-04-20 | 2001-03-20 | Matsushita Refrigeration Company | Oscillation-type compressor |
| US6141971A (en) | 1998-10-20 | 2000-11-07 | Superconductor Technologies, Inc. | Cryocooler motor with split return iron |
| FR2801381B1 (fr) | 1999-11-18 | 2002-01-04 | Instrumentation Scient De Labo | Dispositif de refrigeration de cellules renfermant des echantillons liquides en particulier des echantillons de produits petroliers a analyser |
| AU1750501A (en) | 1999-12-01 | 2001-06-12 | Arcelik A.S. | The refrigerator |
| JP3566647B2 (ja) * | 2000-11-01 | 2004-09-15 | シャープ株式会社 | スターリング冷凍機 |
| EP1348918A4 (en) * | 2000-12-27 | 2005-09-28 | Sharp Kk | STIRLING CYCLE REFRIGERATOR AND METHOD FOR CONTROLLING THE OPERATION OF SAID REFRIGERATOR |
| DE10104969C2 (de) * | 2001-02-03 | 2002-11-21 | Aeg Infrarot Module Gmbh | Kaltteil eines Kyrokühlers mit verbesserter Wärmeübertragung |
| BR0215315A (pt) * | 2001-12-26 | 2004-10-19 | Sharp Kk | Motor stirling |
| US6694730B2 (en) * | 2002-05-30 | 2004-02-24 | Superconductor Technologies, Inc. | Stirling cycle cryocooler with improved magnet ring assembly and gas bearings |
| US6843057B2 (en) * | 2002-08-05 | 2005-01-18 | Isuzu Motors Limited | Stirling engine and actuator |
| US20050056036A1 (en) * | 2003-09-17 | 2005-03-17 | Superconductor Technologies, Inc. | Integrated cryogenic receiver front-end |
| US8733112B2 (en) * | 2007-05-16 | 2014-05-27 | Raytheon Company | Stirling cycle cryogenic cooler with dual coil single magnetic circuit motor |
| EP2310768B1 (en) * | 2008-05-21 | 2018-12-26 | Brooks Automation, Inc. | Linear drive cryogenic refrigerator |
| JP5172788B2 (ja) * | 2009-07-03 | 2013-03-27 | 住友重機械工業株式会社 | ４バルブ型パルスチューブ冷凍機 |
| US9644867B2 (en) * | 2009-10-27 | 2017-05-09 | Sumitomo Heavy Industries, Ltd. | Rotary valve and a pulse tube refrigerator using a rotary valve |
| CN201688618U (zh) * | 2010-05-18 | 2010-12-29 | 武汉高德红外股份有限公司 | 集成式斯特林制冷机 |
| NO20110194A1 (no) * | 2011-02-03 | 2012-08-06 | Latent As | Apparat og framgangsmate for adaptiv regulering av driftstemperaturen for et kjolingsobjekt samt anvendelse av en omvendt betakonfigurert Stirlingsyklus til regulering av temperaturen pa kjolingsobjektet |
| FR3078997A1 (fr) * | 2018-03-14 | 2019-09-20 | Jean-Christophe Leger | Perfectionnement a un moteur stirling de type beta ou gamma |
| CN108800713B (zh) * | 2018-05-09 | 2021-07-20 | 上海理工大学 | 采用斯特林制冷机的多温区风冷冰箱及控温方法 |
| US11384964B2 (en) * | 2019-07-08 | 2022-07-12 | Cryo Tech Ltd. | Cryogenic stirling refrigerator with mechanically driven expander |
| US11209192B2 (en) * | 2019-07-29 | 2021-12-28 | Cryo Tech Ltd. | Cryogenic Stirling refrigerator with a pneumatic expander |
| JP7143272B2 (ja) * | 2019-12-24 | 2022-09-28 | ツインバード工業株式会社 | フリーピストン型スターリング冷凍機 |
| US11976864B2 (en) * | 2021-04-21 | 2024-05-07 | Global Cooling, Inc. | Dynamic frequency tuning for driving a free-piston gamma-type Stirling heat-pump at minimum electrical power input or maximum thermal cooling power depending upon current thermal conditions |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB2078863B (en) * | 1980-06-25 | 1984-07-25 | Nat Res Dev | Improvements in or relating to stirling cycle machines |
| US4397155A (en) * | 1980-06-25 | 1983-08-09 | National Research Development Corporation | Stirling cycle machines |
| US4361011A (en) * | 1981-09-09 | 1982-11-30 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Cryogenic cooling system |
| US4543793A (en) * | 1983-08-31 | 1985-10-01 | Helix Technology Corporation | Electronic control of cryogenic refrigerators |
| US4694228A (en) * | 1986-03-21 | 1987-09-15 | Rca Corporation | Compensation circuit for control system providing pulse width modulated drive signal |
| JPH0721361B2 (ja) * | 1987-07-02 | 1995-03-08 | 三菱電機株式会社 | 冷凍機 |
| JPH076702B2 (ja) * | 1987-09-04 | 1995-01-30 | 三菱電機株式会社 | ガスサイクル機関 |
| JP2552709B2 (ja) * | 1988-05-24 | 1996-11-13 | 三菱電機株式会社 | 冷凍機 |
-
1990
- 1990-01-17 JP JP2007520A patent/JPH0788985B2/ja not_active Expired - Lifetime
- 1990-10-09 US US07/594,631 patent/US5088288A/en not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-11 DE DE69005607T patent/DE69005607T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1990-10-11 EP EP90119470A patent/EP0437678B1/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
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