JPH08152213A - Gas compressor and expansion device - Google Patents

Gas compressor and expansion device

Info

Publication number
JPH08152213A
JPH08152213A JP29535194A JP29535194A JPH08152213A JP H08152213 A JPH08152213 A JP H08152213A JP 29535194 A JP29535194 A JP 29535194A JP 29535194 A JP29535194 A JP 29535194A JP H08152213 A JPH08152213 A JP H08152213A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
piston
gas
cylinder
compression
expansion
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP29535194A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Itsuo Nakasaki
五夫 中崎
Kenji Taguchi
賢二 田口
Takafumi Nakayama
隆文 中山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP29535194A priority Critical patent/JPH08152213A/en
Publication of JPH08152213A publication Critical patent/JPH08152213A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PURPOSE: To provide a gas compressor and expansion device having a long service life by keeping pressing force of a piston ring against a cylinder constant to prevent the piston ring from being abnormally worn. CONSTITUTION: In a gas compressor/expansion device, pistons 13, 16 are respectively provided with hollow interior portions, and openings are provided in faces of the pistons 13, 16 in reciprocating directions and check valves 40, 41 are arranged in the openings so as to keep the interior of the pistons at a high pressure. Piston rings 36, 37 are installed around cylindrical peripheries of the pistons 13, 16 in a freely movable state, and the piston rings 36, 37 are pressed against the cylinder 12, 15 side by gas pressure within the interior of the pistons.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、シリンダ内を往復動作
するピストンによりガス状冷媒を圧縮または膨張させる
ガス圧縮・膨張機に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a gas compression / expansion device for compressing or expanding a gaseous refrigerant by a piston that reciprocates in a cylinder.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、バイオテクノロジーの分野や電子
デバイスの分野等の先端技術分野において、各種試料や
各種材料の極低温の保存技術の開発が急務になってい
る。特に、スターリング冷凍装置などのガス圧縮・膨張
機は、上記極低温を実現する手段として注目され各種赤
外線センサー、超電導デバイス等の冷却用やバイオメデ
ィカル用のフリーザ、冷凍庫等に広く利用されようとし
ている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an urgent need to develop cryogenic storage technology for various samples and various materials in the fields of advanced technology such as biotechnology and electronic devices. In particular, a gas compression / expansion device such as a Stirling refrigerating device is attracting attention as a means for realizing the above-mentioned cryogenic temperature, and is being widely used for various infrared sensors, freezers for cooling superconducting devices and the like, biomedical freezer, freezer, etc. .

【0003】このようなガス圧縮・膨張機においては、
シリンダとピストン間をいかにして摩擦及び摩耗を少な
くして、圧縮又は膨張空間を気密に保つかが重要な課題
になっている。
In such a gas compressor / expander,
An important issue is how to reduce friction and wear between the cylinder and the piston to keep the compression or expansion space airtight.

【0004】このため、従来では図5に示すように、ピ
ストン51の円筒周面にピストンリング52を設け、さ
らにピストンリング52をシリンダ53に押し付けるた
めにピストン51とピストンリング52との間にバック
アップリング54を設けるなどして、圧縮又は膨張空間
の気密性向上、及びシリンダ又はピストンの摩耗防止を
図っている。
Therefore, conventionally, as shown in FIG. 5, a piston ring 52 is provided on the cylindrical peripheral surface of the piston 51, and a backup is provided between the piston 51 and the piston ring 52 to press the piston ring 52 against the cylinder 53. A ring 54 is provided to improve the airtightness of the compression or expansion space and prevent wear of the cylinder or piston.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来装置では、ピストンロッド55の軸振れなどによりシ
リンダ53へのピストン51の片当りが発生した場合
に、ピストンリング52がシリンダ53に押し付けられ
る力がピストン51の円筒周面において一様とはなら
ず、押圧力の強い個所においてピストンリング52が異
常摩耗し、その摩耗によって圧縮又は膨張空間の気密性
確保、及びシリンダ又はピストンの摩耗防止を図ること
ができず、ガス圧縮・膨張機の寿命が短くなるという問
題がある。
However, in the above-mentioned conventional device, when the piston 51 is partially pushed against the cylinder 53 due to the axial runout of the piston rod 55, the force with which the piston ring 52 is pressed against the cylinder 53 is reduced. The piston ring 52 does not become uniform on the cylindrical peripheral surface of the piston 51, and the piston ring 52 abnormally wears at a place where a pressing force is strong. Due to the wear, the airtightness of the compression or expansion space is secured and the wear of the cylinder or the piston is prevented. However, there is a problem that the life of the gas compression / expansion device is shortened.

【0006】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あって、シリンダに対するピストンリングの押圧力を常
に一定にして、ピストンリングの異常摩耗を防止して寿
命の長いガス圧縮・膨張機を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and a gas compression / expansion machine having a long life by keeping the pressing force of the piston ring against the cylinder constant and preventing abnormal wear of the piston ring. It is provided.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明はガス圧縮・膨張
機において、ピストンの内部を中空に形成し、ピストン
の往復動作方向の面に開口部を穿設してそこにピストン
内部を高圧に保つためのチェック弁を配置すると共に、
ピストンの円筒周面にピストンリングを揺動自在に設
け、ピストン内部のガス圧によりピストンリングをシリ
ンダ側へ押圧するものである。
According to the present invention, in a gas compression / expansion machine, the inside of the piston is formed hollow, and an opening is formed in the surface of the piston in the direction of reciprocal movement, and the inside of the piston is made high pressure. With a check valve to keep it,
A piston ring is swingably provided on the cylindrical peripheral surface of the piston, and the piston ring is pressed toward the cylinder side by the gas pressure inside the piston.

【0008】また、具体的な構成において、ピストン内
部とピストンリングとの間の気密性を保持する可橈性部
材を設け、可橈性部材を介してピストン内部のガス圧に
よりピストンリングをシリンダ側へ押圧するものであ
る。
Further, in a specific configuration, a flexible member for maintaining airtightness between the inside of the piston and the piston ring is provided, and the piston ring is moved toward the cylinder side by the gas pressure inside the piston through the flexible member. It is to push to.

【0009】[0009]

【作用】本発明によれば、ピストン運動によりピストン
内部のガス圧が外部より高圧に保たれ、そのピストン内
部のガス圧力によりピストン円筒周面の各所においてピ
ストンリングが一定圧力にてシリンダ側へ押圧されるこ
とになる。
According to the present invention, the gas pressure inside the piston is kept higher than the outside by the movement of the piston, and the gas pressure inside the piston causes the piston ring to be pressed toward the cylinder side at various points on the circumferential surface of the piston cylinder. Will be done.

【0010】また、ピストン内部とピストンリングとの
間の気密性を保持する可橈性部材を介してピストン内部
のガス圧によりピストンリングをシリンダ側へ押圧させ
ることにより、ピストン内部のガスが流出することなく
常に一定に維持される。
Further, the gas inside the piston flows out by pressing the piston ring toward the cylinder side by the gas pressure inside the piston through a flexible member that maintains the airtightness between the inside of the piston and the piston ring. It is always kept constant without any.

【0011】[0011]

【実施例】以下、本発明のガス圧縮・膨張機の一実施例
をスターリング冷凍機に適用した場合を例に図面に基づ
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of a gas compression / expansion machine of the present invention applied to a Stirling refrigerator will be described below with reference to the drawings.

【0012】図1は、本発明が適用されるスターリング
冷凍機の概略構成を示し、スターリング冷凍機1は、圧
縮機2と膨張機3とを、途中に蓄冷器4を介装したガス
流路5によって連通させ、このガス流路5の圧縮機2側
及び蓄冷器4側にそれぞれ放熱器6、7を配設する一
方、膨張機3の上部に冷凍取り出し部8を形成した構成
となっている。また、膨張機3の下方で、かつ、圧縮機
2の側方にはクランク機構部9が配設されている。
FIG. 1 shows a schematic structure of a Stirling refrigerator to which the present invention is applied. The Stirling refrigerator 1 has a gas flow path in which a compressor 2 and an expander 3 are interposed, and a regenerator 4 is interposed therebetween. 5, the radiators 6 and 7 are disposed on the compressor 2 side and the regenerator 4 side of the gas flow path 5, respectively, while the freezing take-out section 8 is formed on the expander 3. There is. A crank mechanism section 9 is arranged below the expander 3 and to the side of the compressor 2.

【0013】以下、スターリング冷凍機1の上記各構成
について説明する。
Each of the above-mentioned components of the Stirling refrigerator 1 will be described below.

【0014】圧縮機2は、ヘリウムからなる冷媒ガスを
所定のサイクルに従って圧縮した冷媒ガスを膨張機3へ
供給するものであり、具体的には、圧縮機本体10の内
側に冷媒ガスを圧縮する圧縮空間11を形成すると共
に、圧縮シリンダ12が配設され、この圧縮シリンダ1
2の内側に摺動自在に嵌装された圧縮ピストン13が後
述するクランク機構部9の作用によって往復動作するよ
うになっている。
The compressor 2 supplies a refrigerant gas obtained by compressing a refrigerant gas made of helium according to a predetermined cycle to the expander 3, and specifically, compresses the refrigerant gas inside the compressor body 10. The compression space 11 is formed, and the compression cylinder 12 is arranged.
A compression piston 13 slidably fitted inside 2 is reciprocated by the action of a crank mechanism portion 9 described later.

【0015】膨張機3は、圧縮機2から蓄冷器4を介し
て供給された冷媒ガスを膨張させるものであり、具体的
には、膨張機本体14の内側に低温が発生する膨張空間
としての冷凍発生部17を形成すると共に、膨張シリン
ダ15が配設され、この膨張シリンダ15の内側に摺動
自在に嵌装された膨張ピストン16が後述するクランク
機構部9の作用によって往復動作するようになってい
る。
The expander 3 expands the refrigerant gas supplied from the compressor 2 via the regenerator 4. Specifically, the expander 3 serves as an expansion space inside the expander body 14 where a low temperature is generated. The freezing generating portion 17 is formed, the expansion cylinder 15 is disposed, and the expansion piston 16 slidably fitted inside the expansion cylinder 15 reciprocates by the action of a crank mechanism portion 9 described later. Has become.

【0016】蓄冷器4は、膨張機本体14の内周と膨張
シリンダ15の外周との間に円筒形状に形成され、ガス
流路5を介して膨張機3へ供給される圧縮された冷媒ガ
スを冷却する一方、冷凍発生部17で膨張され冷却され
た冷媒ガスがガス圧縮機2に戻される際に、その冷媒に
より冷却されて蓄冷するものであり、具体的には、比熱
の大きな銅、ステンレス鋼または鉛等から構成され、冷
媒ガスを通す微細孔が多数穿設されて円筒形状に形成さ
れたものである。
The regenerator 4 is formed in a cylindrical shape between the inner circumference of the expander body 14 and the outer circumference of the expansion cylinder 15, and is a compressed refrigerant gas supplied to the expander 3 through the gas passage 5. On the other hand, when the refrigerant gas expanded and cooled in the freezing generation unit 17 is returned to the gas compressor 2 while being cooled, the refrigerant gas is cooled by the refrigerant and stores cold. Specifically, copper having a large specific heat, It is made of stainless steel, lead, or the like, and is formed into a cylindrical shape by forming a large number of fine holes through which a refrigerant gas passes.

【0017】ガス流路5は、圧縮機1と膨張機2とを連
通する配管であり、蓄冷器4側では圧縮空間11からの
圧縮冷媒ガスが均等に蓄冷器4内に通過するようになっ
ている。
The gas flow path 5 is a pipe for connecting the compressor 1 and the expander 2 to each other, and on the regenerator 4 side, the compressed refrigerant gas from the compression space 11 evenly passes through the regenerator 4. ing.

【0018】放熱器6、7は、圧縮された高温の冷媒ガ
スを室温付近まで空冷するものであり、放熱器6は圧縮
機本体10の胴部の外側に多数の円板状フィンを立設
し、放熱器7は膨張機本体14の胴部の外側に多数の円
板状フィンが立設している。
The radiators 6 and 7 cool the compressed high-temperature refrigerant gas to near room temperature, and the radiator 6 has a large number of disc-shaped fins provided outside the body of the compressor body 10. However, in the radiator 7, a large number of disc-shaped fins are erected on the outside of the body of the expander body 14.

【0019】冷凍取り出し部8は、冷凍発生部17で発
生した冷熱を低温槽(図示せず)等へ取り出すものであ
り、膨張機本体14の上部にステンレス鋼等の板状体
(図示せず)が覆われている。
The freezing take-out section 8 takes out the cold heat generated in the freezing generation section 17 to a low temperature tank (not shown) or the like, and has a plate-like body (not shown) made of stainless steel or the like on the upper portion of the expander body 14. ) Is covered.

【0020】クランク機構部9は、圧縮ピストン13と
膨張ピストン16とを駆動モータ(図示せず)を駆動源
としてクランク運動の作用で往復動作させるものであ
り、圧縮シリンダ12の側方に案内部20を形成すると
共に、膨張シリンダ15の下方に案内部21を形成して
いる。そして、その案内部20、21を有するクランク
室22の底部には潤滑油23を収納し、さらに、クラン
ク室22の内部にクランク機構24を配設している。
The crank mechanism portion 9 reciprocates the compression piston 13 and the expansion piston 16 by the action of crank motion using a drive motor (not shown) as a drive source, and a guide portion to the side of the compression cylinder 12. 20 and the guide portion 21 is formed below the expansion cylinder 15. Lubricating oil 23 is stored in the bottom of the crank chamber 22 having the guide portions 20 and 21, and a crank mechanism 24 is provided inside the crank chamber 22.

【0021】そして、このクランク機構24から延設さ
れるコネクティングロッド25の端部が、案内部20の
案内受に摺動自在に嵌装されたクロスガイド26に枢支
され、このクロスガイド26に連結するピストンロッド
27が案内部20の貫通穴に貫通して圧縮ピストン13
の後部に接続されている。同様に、クランク機構24か
ら延設されるコネクティングロッド28が、案内部21
の案内受に摺動自在に嵌装されたクロスガイド29に枢
支され、このクロスガイド29に連結するピストンロッ
ド30が膨張ピストン16の後部に接続されている。
The end of the connecting rod 25 extending from the crank mechanism 24 is pivotally supported by the cross guide 26 slidably fitted in the guide receiver of the guide portion 20, and the cross guide 26 is supported by the cross guide 26. The connecting piston rod 27 penetrates through the through hole of the guide portion 20 and the compression piston 13
It is attached to the rear of the. Similarly, the connecting rod 28 extending from the crank mechanism 24 is connected to the guide portion 21.
A piston rod 30 which is pivotally supported by a cross guide 29 slidably fitted in the guide receiver and is connected to the cross guide 29 is connected to the rear portion of the expansion piston 16.

【0022】また、クランク室22の潤滑油23が圧縮
ピストンの背面の空間32に侵入するのを防止するため
に案内部20にはオイルシール33が設けられており、
同様に、膨張ピストン16の背面の空間35に潤滑油2
3が侵入するのを防止するために案内部21にはオイル
シール34が設けられている。これにより、圧縮シリン
ダ12及び膨張シリンダ15内部はオイルレスに保たれ
る。
An oil seal 33 is provided in the guide portion 20 in order to prevent the lubricating oil 23 in the crank chamber 22 from entering the space 32 on the back surface of the compression piston.
Similarly, in the space 35 behind the expansion piston 16, the lubricating oil 2
The guide portion 21 is provided with an oil seal 34 in order to prevent the intrusion of the oil. As a result, the insides of the compression cylinder 12 and the expansion cylinder 15 are kept oilless.

【0023】そして、そのオイルレスに形成された圧縮
シリンダ12及び膨張シリンダ15内部を圧縮ピストン
13及び膨張ピストン16のそれぞれが摩擦、摩耗を少
なくしてスムーズに移動し得るように、圧縮ピストン1
3及び膨張ピストン16はその内部が中空に形成され
て、それぞれの背面側にはチェック弁40、41が形成
されていると共に、各シリンダ12、15と対面する各
ピストン13、16の円筒周面にはピストンリングから
なるピストンシール36、37が設けられている。そし
て、各ピストンリング36、37は図2に示すように、
各ピストン13、16の円筒周面にその内外周方向に揺
動自在に装着され、そのピストンリング36、37の内
周側に環状の可橈性部材38、38が設けられている。
The compression piston 1 and the expansion cylinder 15 are formed without oil so that the compression piston 13 and the expansion piston 16 can move smoothly with less friction and wear.
3 and the expansion piston 16 are formed hollow inside, and check valves 40 and 41 are formed on the back side of each, and the cylindrical peripheral surface of each piston 13 and 16 facing each cylinder 12 and 15 Piston seals 36 and 37 formed of piston rings are provided in the. And, as shown in FIG. 2, each piston ring 36, 37 is
The pistons 13 and 16 are mounted on the cylindrical peripheral surface so as to be swingable in the inner and outer peripheral directions thereof, and annular flexible members 38 and 38 are provided on the inner peripheral sides of the piston rings 36 and 37, respectively.

【0024】また、圧縮ピストン13の円筒周面には可
橈性部材38を内部ガスにて押圧するための、ガス噴出
孔42が均等に8ケ所形成されており、膨張ピストン1
6の円筒周面にも同様に可橈性部材38を内部ガスにて
押圧するための、ガス噴出孔43が均等に8ケ所形成さ
れている。
Further, eight gas ejection holes 42 for pressing the flexible member 38 with the internal gas are uniformly formed on the cylindrical peripheral surface of the compression piston 13, and the expansion piston 1
Similarly, eight gas ejection holes 43 for pressing the flexible member 38 with the internal gas are also formed on the cylindrical peripheral surface of No. 6 at eight locations.

【0025】以下、圧縮機2側に設けられたチェック弁
40について、その動作を説明する。
The operation of the check valve 40 provided on the compressor 2 side will be described below.

【0026】チェック弁40は、ピストン13内部のガ
ス圧がそれぞれの背面側の圧力より低いときに開き、高
くなると閉じるように構成されている。つまり、クラン
ク機構部9のクランク機構24の駆動により圧縮ピスト
ン13が往復動作され、背面の各空間32が圧縮状態時
にはチェック弁40が開き(図3参照)、その他のピス
トン運動時にはチェック弁40が閉じて(図4参照)、
ピストン内部の圧力が徐々に増加して最終的に空間32
に生じる略最高圧に保たれる。そして、圧縮ピストン1
3内部のガス圧が外部より高圧に保たれ、そのピストン
内部のガス圧により可橈性部材38を介してピストンリ
ング36が一定圧力にて圧縮シリンダ12に押圧される
ことになる。尚、膨張機3側に設けられたチェック弁4
1についても同様の動作となる。
The check valve 40 is constructed so that it opens when the gas pressure inside the piston 13 is lower than the pressure on the rear side thereof, and closes when it becomes higher. That is, the compression piston 13 is reciprocally driven by the drive of the crank mechanism 24 of the crank mechanism unit 9, and the check valve 40 opens when each space 32 on the back side is in a compressed state (see FIG. 3), and the check valve 40 operates at other piston movements. Close it (see Figure 4),
The pressure inside the piston gradually increases and finally the space 32
It is maintained at approximately the maximum pressure that occurs in. And compression piston 1
The gas pressure inside 3 is kept higher than the outside, and the gas pressure inside the piston presses the piston ring 36 at a constant pressure against the compression cylinder 12 via the flexible member 38. The check valve 4 provided on the expander 3 side
The same operation is performed for 1.

【0027】次に、上記構成のスターリング冷凍機1の
動作について説明する。
Next, the operation of the Stirling refrigerator 1 having the above structure will be described.

【0028】まず、駆動モータ(図示せず)の回転によ
ってクランク機構部9のクランク機構24が駆動する
と、圧縮機2の圧縮シリンダ12内の圧縮ピストン13
が圧縮空間11側に移動して圧縮空間11に充満する冷
媒ガスが圧縮される。圧縮された冷媒ガスは、圧縮機本
体10の外周に設けられる放熱器6によって外部に放熱
され、室温付近まで冷却されてガス流路5を通り、さら
に放熱器7で冷却されて蓄冷器4へ流入する。
First, when the crank mechanism 24 of the crank mechanism section 9 is driven by the rotation of a drive motor (not shown), the compression piston 13 in the compression cylinder 12 of the compressor 2 is driven.
Moves toward the compression space 11 and the refrigerant gas filling the compression space 11 is compressed. The compressed refrigerant gas is radiated to the outside by a radiator 6 provided on the outer periphery of the compressor body 10, cooled to near room temperature, passes through the gas flow path 5, and further cooled by a radiator 7 to the regenerator 4. Inflow.

【0029】蓄冷器4に流入した冷媒ガスは、比熱の大
きな材料、例えば、銅や鉛の金網状あるいは球からなる
蓄冷材によって冷却され、冷却された冷媒ガスが膨張機
3の冷凍発生部17へ流入され、冷凍発生部17が高圧
状態となる。
The refrigerant gas flowing into the regenerator 4 is cooled by a material having a large specific heat, for example, a regenerator material made of copper or lead wire mesh or spheres, and the cooled refrigerant gas is frozen by the freezing generation section 17 of the expander 3. And the freezing generation unit 17 is in a high pressure state.

【0030】その後、膨張機3の膨張シリンダ15内の
膨張ピストン16が圧縮ピストン13と約90度の位相
差を持って降下してくる。これによって、膨張空間とし
ての冷凍発生部17が拡張されて蓄冷器4から冷凍発生
部17へ流入した高圧の冷媒ガスが、急に膨張されて、
冷凍発生部17の冷媒ガスの圧力が急降下するため冷媒
ガスが低温となる。
Thereafter, the expansion piston 16 in the expansion cylinder 15 of the expander 3 descends with a phase difference of about 90 degrees with the compression piston 13. Thereby, the freezing generation part 17 as an expansion space is expanded, and the high-pressure refrigerant gas flowing from the regenerator 4 into the freezing generation part 17 is suddenly expanded,
Since the pressure of the refrigerant gas in the freezing generation unit 17 suddenly drops, the refrigerant gas has a low temperature.

【0031】やがて、膨張ピストン16が上昇を開始
し、圧縮ピストン13が後退すると、低温の冷媒ガス
が、蓄冷器4を通り、ガス流路5を経て圧縮空間11へ
戻る。このとき、蓄冷器4では、蓄冷材が冷却され蓄冷
器4に冷熱が蓄えられる。
When the expansion piston 16 starts to rise and the compression piston 13 retreats, the low temperature refrigerant gas passes through the regenerator 4 and returns to the compression space 11 through the gas flow path 5. At this time, in the regenerator 4, the regenerator material is cooled and cold heat is stored in the regenerator 4.

【0032】上記した工程によって、一つの冷凍サイク
ルが終了し、この工程がクランク機構部9のクランク機
構24の往復運動によって繰り返される。これにより、
徐々に冷凍発生部17の温度と蓄冷器4の温度が降下
し、冷凍発生部17の冷媒ガスが低温とされる。この状
態のとき、冷凍取出部8では、冷凍発生部17の冷熱を
外部の熱利用部としての低温槽(図示せず)と熱交換を
行って外部の低温槽の冷却負荷を冷凍温度としている。
One refrigeration cycle is completed by the steps described above, and this step is repeated by the reciprocating movement of the crank mechanism 24 of the crank mechanism section 9. This allows
The temperature of the freezing generation part 17 and the temperature of the regenerator 4 are gradually lowered, and the refrigerant gas of the freezing generation part 17 is made low in temperature. In this state, in the refrigerating / unloading section 8, the cold heat of the freezing generating section 17 is heat-exchanged with a low temperature tank (not shown) as an external heat utilizing section to set the cooling load of the external low temperature tank to the freezing temperature. .

【0033】ところで、上記スターリング冷凍機1にお
いては、冷媒ガスにオイルが混じると蓄冷器4の性能が
低下し、冷凍発生効率が悪くなる。これを防止するため
に、本実施例では、上述したようにピストンロッド案内
部20、21にオイルシール33、34を設けて、クラ
ンク室22からシリンダ12、15内へ潤滑油23が侵
入するのを防止し、シリンダ12、15内部をオイルレ
ス化している。
In the Stirling refrigerator 1, if the refrigerant gas is mixed with oil, the performance of the regenerator 4 is deteriorated and the refrigerating efficiency is deteriorated. In order to prevent this, in the present embodiment, as described above, the oil seals 33 and 34 are provided on the piston rod guide portions 20 and 21, so that the lubricating oil 23 penetrates from the crank chamber 22 into the cylinders 12 and 15. Is prevented, and the inside of the cylinders 12 and 15 is made oilless.

【0034】一方、シリンダ内部をオイルレス化する
と、ピストン及びシリンダの摩耗が著しく、スターリン
グ冷凍機1の寿命が短くなる。このような問題を回避す
るために、上述したように本実施例では、ピストン背面
にチェック弁40、41を形成して、ピストン内部を空
間32、35に生じる略最高圧に保持し、そのピストン
内部の圧力により可橈性部材38、38を介してピスト
ンリング36、37を一定圧力にてシリンダ側へ押圧さ
せている。
On the other hand, if the inside of the cylinder is made oilless, the piston and the cylinder are significantly worn, and the life of the Stirling refrigerator 1 is shortened. In order to avoid such a problem, in the present embodiment, as described above, the check valves 40 and 41 are formed on the back surface of the piston so that the inside of the piston is maintained at approximately the maximum pressure generated in the spaces 32 and 35 and the piston is The internal pressure presses the piston rings 36 and 37 toward the cylinder side with a constant pressure via the flexible members 38 and 38.

【0035】この結果、ピストンロッドの軸振れなどに
よりシリンダへのピストンの片当りが発生した場合にお
いても、ピストンリングが一定圧力でシリンダに押圧さ
れるため、ピストンリング36、37が異常摩耗するこ
とがない。
As a result, even if partial displacement of the piston to the cylinder occurs due to axial runout of the piston rod, etc., the piston ring is pressed against the cylinder with a constant pressure, so that the piston rings 36, 37 wear abnormally. There is no.

【0036】尚、上記実施例では、本発明をスターリン
グ冷凍装置に適用した場合について説明したが、その他
のガス圧縮・膨張機、例えばヴィルミエル冷凍機、ソル
ベイ冷凍機、ギホード・マクマホン冷凍機などにも適用
可能である。
In the above embodiment, the case where the present invention is applied to the Stirling refrigerating apparatus has been described, but it can be applied to other gas compression / expansion machines such as Wilmiel refrigeration machines, Solvay refrigeration machines, and Giford McMahon refrigeration machines. Applicable.

【0037】また、上記実施例では、ピストン内部の気
密性を高めるために、可橈性部材を介してピストン内部
のガス圧によりピストンリングをシリンダ側へ押圧させ
る場合について説明したが、この他にピストン内部のガ
ス圧によりピストンリングをシリンダ側へ押圧させると
共に、ピストンリングからガスを流出させる構成にして
も構わない。この場合には、ピストンリングから流出す
るガスによって、若干のガスベアリング効果も期待し得
る。
In the above embodiment, the case where the piston ring is pressed toward the cylinder side by the gas pressure inside the piston through the flexible member in order to enhance the airtightness inside the piston has been described. The piston ring may be pressed to the cylinder side by the gas pressure inside the piston, and the gas may flow out from the piston ring. In this case, some gas bearing effect can be expected due to the gas flowing out from the piston ring.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上述べた通り本発明によれば、ピスト
ン運動によりピストン内部のガス圧が外部より高圧に保
たれ、そのピストン内部のガス圧力によりピストン円筒
周面の各所においてピストンリングが一定圧力にてシリ
ンダ側へ押圧されることになる。
As described above, according to the present invention, the gas pressure inside the piston is kept higher than the outside by the piston movement, and the gas pressure inside the piston causes the piston ring to have a constant pressure at various points on the circumferential surface of the piston cylinder. Will be pushed to the cylinder side.

【0039】従って、ピストンリングの異常摩耗を防止
でき、寿命の長いガス圧縮・膨張機を実現することが可
能となる。
Therefore, abnormal wear of the piston ring can be prevented, and a gas compressor / expander having a long life can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のガス圧縮・膨張機の一実施例を示すス
ターリング冷凍機の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a Stirling refrigerator showing an embodiment of a gas compression / expansion device of the present invention.

【図2】図1実施例装置のピストン−シリンダ部分の断
面図である。
FIG. 2 is a sectional view of a piston-cylinder portion of the apparatus of FIG. 1 embodiment.

【図3】図1実施例装置のチェック弁の動作を説明する
要部断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of main parts for explaining the operation of the check valve of the apparatus of FIG. 1 embodiment.

【図4】図1実施例装置のチェック弁の動作を説明する
要部断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of main parts for explaining the operation of the check valve of the apparatus of FIG. 1 embodiment.

【図5】従来装置におけるピストン−シリンダ部分の断
面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a piston-cylinder portion in a conventional device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 スターリング冷凍装置 2 圧縮機 3 膨張機 4 蓄冷器 5 ガス流路 6、7 放熱器 12 圧縮シリンダ 13 圧縮ピストン 15 膨張シリンダ 16 膨張ピストン 25、28 コネクティングロッド 33、34 オイルシール 36、37 ピストンリング(ピストンシール) 38、38 可橈性部材 40、41 チェック弁 1 Stirling Refrigerator 2 Compressor 3 Expander 4 Regenerator 5 Gas flow path 6, 7 Radiator 12 Compression cylinder 13 Compression piston 15 Expansion cylinder 16 Expansion piston 25, 28 Connecting rod 33, 34 Oil seal 36, 37 Piston ring ( Piston seal) 38, 38 Flexible member 40, 41 Check valve

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】シリンダ内部でピストンを往復動作させる
ことによりガスを圧縮又は膨張させるガス圧縮・膨張機
において、 前記ピストンの内部を中空に形成し、前記ピストンの往
復動作方向の面に開口部を穿設してそこに前記ピストン
内部を高圧に保つためのチェック弁を配置すると共に、
前記ピストンの円筒周面にピストンリングを揺動自在に
設け、前記ピストン内部のガス圧により前記ピストンリ
ングを前記シリンダ側へ押圧することを特徴とするガス
圧縮・膨張機。
1. A gas compression / expansion machine for compressing or expanding gas by reciprocally moving a piston inside a cylinder, wherein the inside of the piston is formed hollow and an opening is formed on a surface in the reciprocating direction of the piston. A check valve for piercing and maintaining a high pressure inside the piston is arranged therein, and
A gas compressor / expander, wherein a piston ring is swingably provided on a cylindrical peripheral surface of the piston, and the piston ring is pressed toward the cylinder side by a gas pressure inside the piston.
【請求項2】前記ピストン内部と前記ピストンリングと
の間の気密性を保持する可橈性部材を設け、該可橈性部
材を介して前記ピストン内部のガス圧により前記ピスト
ンリングを前記シリンダ側へ押圧することを特徴とする
請求項1記載のガス圧縮・膨張機。
2. A flexible member for maintaining airtightness between the inside of the piston and the piston ring is provided, and the piston ring is moved toward the cylinder side by gas pressure inside the piston through the flexible member. The gas compression / expansion device according to claim 1, wherein the gas compression / expansion device is pressed against.
JP29535194A 1994-11-29 1994-11-29 Gas compressor and expansion device Pending JPH08152213A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29535194A JPH08152213A (en) 1994-11-29 1994-11-29 Gas compressor and expansion device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP29535194A JPH08152213A (en) 1994-11-29 1994-11-29 Gas compressor and expansion device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08152213A true JPH08152213A (en) 1996-06-11

Family

ID=17819490

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP29535194A Pending JPH08152213A (en) 1994-11-29 1994-11-29 Gas compressor and expansion device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08152213A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001051861A1 (en) * 2000-01-12 2001-07-19 Mikio Kinoshita Heat engine and method of driving the heat engine

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2001051861A1 (en) * 2000-01-12 2001-07-19 Mikio Kinoshita Heat engine and method of driving the heat engine

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2659684B2 (en) Regenerator refrigerator
JP3625511B2 (en) Gas cycle refrigerator
JP2553203B2 (en) Cryogenic refrigerator
JP2011027272A (en) Partition member, cold storage device, and cold storage device type refrigerator
US5505047A (en) Gas compression/expansion apparatus
JPH08152213A (en) Gas compressor and expansion device
CA1223447A (en) Cryogenic refrigerator
JP2823525B2 (en) Oil seal device for gas compression / expansion machines
JP2003028526A (en) Cool storage unit and refrigerating machine
JPH06323658A (en) Refrigerator
WO2023149130A1 (en) Gifford-mcmahon (gm) refrigerator first-stage displacer, first-stage displacer assembly, and gifford-mcmahon refrigerator
US11725854B2 (en) Cryocooler
JPH09264623A (en) Free displacer type stirling refrigerating machine
JPH1137585A (en) Gas compressor/expander
JP2877733B2 (en) Gas compressor
JP2872341B2 (en) Compressor sealing device for cryogenic formation
JPH07151404A (en) Oil sealing device
JP2766335B2 (en) Cryogenic refrigerator
JP2021127857A (en) Cryogenic freezing machine and seal component
JPH06323655A (en) Refrigerator
JPH0641821B2 (en) Gas refrigerator
JP3615408B2 (en) Gas compression expander
JPH07151408A (en) Freezer
JPH03129258A (en) Extremely low-temperature freezer
JPH11257771A (en) Cold storage refrigerator