JPH085180A - Four cylinder type gas refrigerator - Google Patents

Four cylinder type gas refrigerator

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JPH085180A
JPH085180A JP13605994A JP13605994A JPH085180A JP H085180 A JPH085180 A JP H085180A JP 13605994 A JP13605994 A JP 13605994A JP 13605994 A JP13605994 A JP 13605994A JP H085180 A JPH085180 A JP H085180A
Authority
JP
Japan
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temperature part
high temperature
temperature
low temperature
displacer
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13605994A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kenichi Sato
佐藤  賢一
Kenji Nasako
賢二 名迫
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the steady operation and the life of an engine by reducing the vibration generated in a gas refrigerator. CONSTITUTION:A high-temperature chamber 10 and a low-temperature chamber 20 are disposed symmetrically with respect to a crank shaft 51 in a CY heat gas engine. An intermediate-temperature chamber is split to two chambers, which are disposed symmetrically with respect to the crank 51. Pistons 31, 43 having the same outer diameter, stroke, weight and weight distribution are reciprocated in intermediate-temperature chambers 30, 40 at the same speed and displacement with respect to the shaft 51.

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、低温部と中温部及び、
中温部と高温部の間で作動ガスが移動することにより、
高温部熱源から得た熱エネルギによって、低温部から熱
吸収を行ない、低温部を冷却するクック−ヤバロウサイ
クル機関(Cooke-Yarboroghサイクル機関)等のガス冷凍
機の低振動化及び寿命向上に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a low temperature part, a medium temperature part, and
By moving the working gas between the middle temperature part and the high temperature part,
Reduction of vibration and improvement of service life of gas refrigerators such as Cook-Yarborogh cycle engine, which cools the low temperature part by absorbing heat from the low temperature part by heat energy obtained from the high temperature part heat source Is.

【0002】[0002]

【従来の技術】熱効率の高い熱サイクルとしてスターリ
ングサイクルが知られているが、これを応用した従来の
3シリンダ2ディスプレーサ型のガス冷凍機(Cooke-Yar
boroghサイクル機関、以下「CY機関」)の構造及び動
作説明を図6乃至図9を用いて行なう。図6に示す如
く、3シリンダ2ディスプレーサ型のCY機関には、ヘ
リウム、水素、窒素等の作動ガスが封入され、クランク
軸(51)を具えたケーシング(5)は高温部(1)、中温部
(3)及び低温部(2)を具え、高温部(1)と中温部(3)
間、低温部(2)と中温部(3)間には、夫々ガス流路(71)
(73)が形成されている。又高温部(1)と低温部(2)はク
ランク軸(51)に対して対向位置から20°前後のに配置さ
れ、中温部(3)は高温部(1)及び低温部(2)から略等距
離ずらした位置に配置されている。
2. Description of the Related Art A Stirling cycle is known as a heat cycle with high thermal efficiency, and a conventional three cylinder, two displacer type gas refrigerator (Cooke-Yar) is applied.
The structure and operation of a borogh cycle engine, hereinafter referred to as "CY engine") will be described with reference to FIGS. As shown in FIG. 6, a three-cylinder, two-displacer type CY engine is filled with a working gas such as helium, hydrogen and nitrogen, and a casing (5) having a crankshaft (51) has a high temperature part (1) and a medium temperature part. Department
(3) and low temperature section (2), high temperature section (1) and medium temperature section (3)
Between the low temperature part (2) and the middle temperature part (3), the gas flow path (71)
(73) is formed. Further, the high temperature part (1) and the low temperature part (2) are arranged at about 20 ° from the facing position with respect to the crankshaft (51), and the middle temperature part (3) is arranged from the high temperature part (1) and the low temperature part (2). They are arranged at positions that are substantially equidistant from each other.

【0003】高温部(1)は、高温部ガス流路(61)を具え
た高温部ディスプレーサ室(17)に、高温部ディスプレー
サ(11)が往復移動可能に嵌合し、高温部ディスプレーサ
室(17)を高温室(10)と高温部中温室(13)に区画してい
る。高温室(10)と高温部中温室(13)には、夫々ガスの流
出入口(18)(19)が開設されており、前記高温部ガス流路
(61)に夫々接続されている。高温部ガス流路(61)には、
ガス流出入口(18)(19)間において高温部再生器(12)を具
えている。高温部ディスプレーサ(11)は、隔壁(53)を気
密に貫通したピストンロッド(15)の先端を連結し、該ピ
ストンロッド(15)の他端はクランクロッド(14)を介して
クランク軸(51)に係合している。高温部(1)外部には、
ガス燃焼装置等の加熱手段をもつ加熱装置(16)を配設し
ており、該加熱装置(16)は、機関作動中、常に高温室(1
0)に熱を供給している。
In the high temperature section (1), the high temperature section displacer (17) is fitted in a high temperature section displacer chamber (17) having a high temperature section gas passage (61) so that the high temperature section displacer (11) can move back and forth. 17) is divided into a high temperature room (10) and a high temperature middle greenhouse (13). The high temperature greenhouse (10) and the high temperature middle greenhouse (13) are respectively provided with gas outflow inlets (18) and (19).
Connected to (61) respectively. In the high temperature part gas flow path (61),
A high temperature regenerator (12) is provided between the gas outflow inlets (18) and (19). The high temperature part displacer (11) connects the tip of a piston rod (15) that penetrates the partition wall (53) in an airtight manner, and the other end of the piston rod (15) is connected to the crankshaft (51) via the crank rod (14). ) Is engaged. Outside the high temperature part (1),
A heating device (16) having a heating means such as a gas combustion device is provided, and the heating device (16) always operates in the high temperature chamber (1
Supplying heat to 0).

【0004】低温部(2)は、低温部ガス流路(62)を具
え、低温部ディスプレーサ室(27)に低温部ディスプレー
サ(21)が往復移動可能に嵌合し、低温部ディスプレーサ
室(27)を低温室(20)と低温部中温室(23)に区画
している。低温室(20)と低温部中温室(23)には、夫々ガ
スの流出入口(28)(29)が開設されており、前記低温部ガ
ス流路(62)に夫々接続されている。低温部ガス流路(62)
には、ガス流出入口(28)(29)間において、低温部再生器
(22)を具えている。
The low temperature section (2) is provided with a low temperature section gas passage (62), and the low temperature section displacer (21) is reciprocally fitted into the low temperature section displacer chamber (27) so that the low temperature section displacer chamber (27). ) Is divided into a low temperature room (20) and a low temperature middle greenhouse (23). The low greenhouse (20) and the low temperature middle greenhouse (23) are respectively provided with gas outflow inlets (28) and (29), which are connected to the low temperature gas passage (62), respectively. Low temperature gas passage (62)
Between the gas outlets (28) and (29)
It has (22).

【0005】低温部ディスプレーサ(21)は、隔壁(54)を
気密に貫通したピストンロッド(25)の先端を連結し、該
ピストンロッド(25)はクランクロッド(24)を介してクラ
ンク軸(51)に係合している。低温部(2)外部には、多管
式の熱交換器や、フィン式の熱交換器等の低温部熱吸収
器(26)を具え、冷却する対象物に連繋している。
The low temperature displacer (21) connects the tip end of a piston rod (25) that penetrates the partition wall (54) in an airtight manner, and the piston rod (25) is connected to the crankshaft (51) via the crank rod (24). ) Is engaged. Outside the low temperature section (2), a low temperature section heat absorber (26) such as a multi-tube heat exchanger or a fin type heat exchanger is provided and is connected to an object to be cooled.

【0006】中温部(3)は、中温部ガス流路(63)を具
え、該ガス流路(63)にガス流出入口(35)により連通する
中温部シリンダ室(34)と、該シリンダ室(34)に往復移動
可能に嵌合した中温部パワーピストン(31)と、該パワー
ピストン(31)をクランク軸(51)に係合するクランクロッ
ド(32)から構成される。該クランクロッド(32)のクラン
ク軸側係合端は、図12に示す如く高温部ディスプレー
サ(11)のクランクロッド(14)のクランク軸側係合端と同
一の角度で設けられたクランクピン(55)に係合する。
又、パワーピストン(31)により圧縮膨張を受けるシリン
ダ室(34)のピストン上面部分を中温室(30)とする。中温
部(3)外部には、ラジエータ等の放熱器(33)を具えてい
る。
The intermediate temperature section (3) comprises an intermediate temperature section gas passage (63), and an intermediate temperature section cylinder chamber (34) communicating with the gas passage (63) through a gas outlet (35) and the cylinder chamber. The intermediate temperature part power piston (31) is fitted in the (34) so as to be able to reciprocate, and the crank rod (32) for engaging the power piston (31) with the crank shaft (51). The crankshaft-side engaging end of the crankrod (32) is provided at the same angle as the crankshaft-side engaging end of the crankrod (14) of the high temperature displacer (11) as shown in FIG. Engage with 55).
The upper part of the piston of the cylinder chamber (34) that is compressed and expanded by the power piston (31) is the middle greenhouse (30). A radiator (33) such as a radiator is provided outside the middle temperature section (3).

【0007】高温部(1)及び中温部(3)の上記ガス流路
(61)とガス流路(63)、及び低温部(2)と中温部(3)のガ
ス流路(62)とガス流路(63)は、夫々ガス流路(71)(73)に
より接続されている。
The gas flow paths of the high temperature part (1) and the intermediate temperature part (3)
(61) and the gas flow path (63), and the low temperature part (2) and the medium temperature part (3) gas flow path (62) and the gas flow path (63) are respectively formed by the gas flow paths (71) and (73). It is connected.

【0008】又、再生器(12)(22)は、金網を積層した構
造、又は金属をウール状にした構造であって、気体温度
と再生器(12)(22)の温度との温度差を利用し、再生器(1
2)(22)を通過する高温気体のもつ熱を奪って蓄熱し、再
度逆方向から通過してきた低温気体に蓄熱していた熱を
放出する装置である。
The regenerators (12) and (22) have a structure in which wire nets are laminated or a metal is in the form of wool, and the temperature difference between the gas temperature and the temperatures of the regenerators (12) and (22) is Use the regenerator (1
2) It is a device that takes away the heat of the high-temperature gas passing through (22), stores it, and releases the stored heat to the low-temperature gas that has passed through from the opposite direction again.

【0009】又、上記ピストンロッド(15)(25)及びクラ
ンクロッド(14)(24)はクランク軸(51)に対して、図12
に示す如く対称的に配置され、クランクロッド(32)は、
他のクランクロッド(14)(24)に対し、90°位相をずらし
て配置されている。
Further, the piston rods (15) and (25) and the crank rods (14) and (24) are different from the crank shaft (51) in FIG.
Crank rod (32) is arranged symmetrically as shown in
They are arranged 90 ° out of phase with the other crank rods (14, 24).

【0010】次に、3シリンダ2ディスプレーサ型のC
Y機関の動作原理を説明する。図10は、作動ガスの熱
授受及び圧力変化状態をT−S線図(温度−エントロピ)
に描いたものである。図6に示す如く、高温部(1)にお
いてディスプレーサ(11)が最も前進し、高温室(10)の容
積が最小のときに、高温室(10)へ加熱装置(16)により熱
hを供給すると、高温室(10)にある作動ガスは図10
の(a)の中間位置から加熱膨張し、該作動ガスは高温部
ディスプレーサ(11)を押し下げる(矢印A)。これによ
り、該ディスプレーサ(11)に係合されたピストンロッド
(15)及びクランクロッド(14)が、クランク軸(51)を回転
駆動させる(第1段階、図10の(a))。
Next, a 3-cylinder 2-displacer type C
The operating principle of the Y engine will be described. FIG. 10 is a T-S diagram (temperature-entropy) showing heat transfer and pressure change of the working gas.
It was drawn in. As shown in FIG. 6, the most advanced displacer (11) in the high temperature section (1), when the volume of the hot chamber (10) is the smallest, the heat Q h by the heating device (16) a high temperature chamber (10) When supplied, the working gas in the high temperature chamber (10) is
(A) is heated and expanded from an intermediate position, and the working gas pushes down the high temperature displacer (11) (arrow A). As a result, the piston rod engaged with the displacer (11)
(15) and the crank rod (14) rotationally drive the crank shaft (51) (first stage, FIG. 10 (a)).

【0011】ディスプレーサ(11)の下降移動に伴ない、
高温部中温室(13)に充満していた作動ガスは、流出口(1
9)より高温部ガス流路(61)へ押し出される。又、後述す
る通り中温部(3)にてパワーピストン(31)は、上昇移動
途中にあり、中温室(30)から押し出された作動ガスもガ
ス流路(71)を経て高温部ガス流路(61)へ流入する。
With the downward movement of the displacer (11),
The working gas that filled the greenhouse (13) in the high temperature part was discharged from the outlet (1
It is pushed out to the high temperature part gas flow path (61) from 9). Further, as will be described later, the power piston (31) is in the middle of ascending movement in the middle temperature part (3), and the working gas extruded from the middle greenhouse (30) also passes through the gas flow path (71) to the high temperature part gas flow path. Flow into (61).

【0012】上記第1段階の高温室(10)及び低温室(20)
で動作する作動ガスの温度は、以下の様に変化する。後
述する第3段階に高温部再生器(12)を作動ガスが通過す
ることにより、中温室(13)(30)で45〜50℃であった作動
ガスが、高温部再生器(12)に蓄熱された熱を吸収するこ
とにより、約300〜500℃の設定温度に加熱されて、高温
室(10)に流入(矢印a)する。同様に低温部再生器(22)を
作動ガスが通過することにより、中温室(23)(30)で45〜
50℃であった作動ガスが低温部再生器(22)に蓄冷されて
いた冷却力により、約−30〜0℃の設定温度まで低下し
て低温室(20)に流入(矢印b)する。
The high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) of the first stage
The temperature of the working gas that operates in the following changes as follows. As the working gas passes through the high temperature regenerator (12) in the third stage described later, the working gas at 45 to 50 ° C in the middle greenhouse (13) (30) is transferred to the high temperature regenerator (12). By absorbing the stored heat, it is heated to a set temperature of about 300 to 500 ° C. and flows into the high temperature chamber (10) (arrow a). Similarly, when the working gas passes through the low temperature regenerator (22), the
The working gas of 50 ° C. is cooled to the set temperature of about −30 to 0 ° C. by the cooling power stored in the low temperature regenerator (22) and flows into the low temperature chamber (20) (arrow b).

【0013】図7に示す如く、クランク軸(51)の回転駆
動により、低温部ディスプレーサ(21)及び、中温部パワ
ーピストン(31)が、クランク軸(51)へ近づく方向に移行
(矢印B、C)する。低温部ディスプレーサ(21)の移行
にともない、低温室(20)が拡大する。低温室(20)の拡大
により、低温室(2)内部の作動ガスは等温膨張し、該膨
張によってなされた仕事に相当する熱量Qlが低温部熱
交換器(26)から吸収され、低温室(30)の温度が−30〜0
℃の設定温度に保たれる(第2段階、図10の
(b’))。
As shown in FIG. 7, the low temperature displacer (21) and the intermediate temperature power piston (31) move toward the crank shaft (51) by the rotational drive of the crank shaft (51) (arrow B, C) Do. As the low temperature displacer (21) moves, the low temperature chamber (20) expands. Due to the expansion of the low greenhouse (20), the working gas inside the low temperature chamber (2) expands isothermally, and the heat quantity Q l corresponding to the work done by the expansion is absorbed from the low temperature section heat exchanger (26), The temperature of (30) is -30 to 0
It is kept at the set temperature of ℃ (2nd step, Fig. 10)
(b ')).

【0014】図8の如く、ディスプレーサ(11)(21)が下
死点付近まで移行すると、ディスプレーサ(11)(21)は、
クランク軸(51)の角変位に対して、高温室(10)及び低温
室(20)の容積を殆ど変化させないが、パワーピストン(3
1)は90°位相ずれにより、更にクランク軸(51)に近づく
方向に移行(矢印C)し、中温室(30)の容積を拡大させ圧
力を低下させる。この為、圧力差によって高温室(10)と
低温室(20)から中温室(13)(30)(23)に作動ガスが移動す
る(矢印a、b)。このとき、高温室(10)で加熱された作
動ガスは、再生器(12)により50℃前後まで低下し、低温
室(20)で冷凍を行なった作動ガスは、再生器(22)により
50℃前後まで上昇する(第3段階、図10の(c)
(c’))。更にクランク軸の回転によってディスプレー
サ(11)(21)が上昇を開始する。
As shown in FIG. 8, when the displacers (11) and (21) move to near the bottom dead center, the displacers (11) and (21) are
The volume of the high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) is hardly changed by the angular displacement of the crankshaft (51), but the power piston (3
1) shifts toward the crankshaft (51) further due to the 90 ° phase shift (arrow C), expands the volume of the middle greenhouse (30) and lowers the pressure. Therefore, due to the pressure difference, the working gas moves from the high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) to the middle greenhouses (13) (30) (23) (arrows a, b). At this time, the working gas heated in the high temperature chamber (10) is lowered to around 50 ° C by the regenerator (12), and the working gas frozen in the low temperature chamber (20) is cooled by the regenerator (22).
Temperature rises to around 50 ° C (3rd stage, Fig. 10 (c))
(c ')). Further, as the crankshaft rotates, the displacers (11) and (21) start to rise.

【0015】図9に示す如く、ディスプレーサ(11)(21)
が、上死点付近まで移行すると、クランク軸(51)が回転
しても、高温室(10)及び低温室(20)の容積を殆ど変化さ
せないが、パワーピストン(31)は更にクランク軸(51)か
ら遠ざかる方向に移行(矢印C)し、中温室(30)の容積
を減少させる。中温室(30)の容積の減少により、中温室
(30)内に配置された作動ガスは圧縮を受け、該圧縮によ
り作動ガスの温度が上昇し、中温部熱交換器(33)を介し
て外部に熱Qmを放出する。外気温が30℃の場合、中温
部中温室(30)の作動ガスの温度は、約50℃から放熱器(3
3)による熱の放出により約45℃まで低下する。パワーピ
ストン(31)の上昇移行により、高温室(10)及び低温室(2
0)の圧力が上昇する。又クランク回転によりディスプレ
ーサ(11)(21)がクランク軸(51)に近づく方向に移行を始
める(第4段階、図10の(d)(d’))。
As shown in FIG. 9, the displacer (11) (21)
However, when the crankshaft (51) rotates, the volumes of the high-temperature chamber (10) and the low-temperature chamber (20) hardly change, but the power piston (31) further increases the crankshaft ( It moves in the direction away from 51) (arrow C), and the volume of the middle greenhouse (30) is reduced. Due to the reduction of the volume of the middle greenhouse (30),
The working gas arranged in (30) is compressed, the temperature of the working gas is raised by the compression, and heat Q m is released to the outside through the intermediate temperature heat exchanger (33). When the outside air temperature is 30 ° C, the temperature of the working gas in the greenhouse (30) in the middle temperature part is about 50 ° C to the radiator (3
The heat is released by 3) and the temperature drops to about 45 ℃. As the power piston (31) moves upward, the high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (2
The pressure of 0) rises. Further, the crank rotation causes the displacers (11) and (21) to start moving toward the crank shaft (51) (fourth stage, (d) and (d ') in FIG. 10).

【0016】第4段階経過後、第1段階に戻る。上記の
動作原理により、加熱装置(16)から機関に与えられた熱
により、低温部熱交換器(26)で冷凍を発生させる。又、
高温部加熱装置(16)及び低温部熱交換器(26)により吸収
された熱は、中温部熱交換器(33)で放出される。尚、ク
ランク軸(51)の駆動を補助するために、図12に示す如
く、補助モータ(90)を取り付けてもよい。
After the lapse of the fourth stage, the process returns to the first stage. According to the above operation principle, the heat given to the engine from the heating device (16) causes the low temperature section heat exchanger (26) to generate refrigeration. or,
The heat absorbed by the high temperature section heating device (16) and the low temperature section heat exchanger (26) is released by the middle temperature section heat exchanger (33). In order to assist the driving of the crankshaft (51), an auxiliary motor (90) may be attached as shown in FIG.

【0017】[0017]

【発明が解決しようとする課題】従来のCY機関は、中
温部パワーピストンの上下動による振動への対策とし
て、クランク軸の中温部パワーピストンと対向する部分
に、釣合おもり等のバランサを取り付けて、中温部パワ
ーピストンが摺動機構に作用する荷重を緩和している。
しかしながら、バランサは規定の駆動回転数には対応す
るが、それ以外の回転数に対しては、バランサが荷重緩
和と逆方向に作用する場合も生じ、動的バランスが保て
ないので、有効な振動抑制方法ではない。更に、CY機
関は、大きい回転数(800〜1500rpm)で回転しているが、
作動ガスを高圧力(2MPa以上)で封入し、駆動させるた
めに、クランク機構等の摺動機構に作用する荷重は、機
構構成物の慣性力による荷重よりも、作動ガスの圧力に
よる荷重の方が支配的になる場合が多い。上記振動の発
生は、機関の寿命に悪影響を及ぼす。本発明は、上記振
動を低減し、機関の静寂な稼働及び寿命向上を目的とし
たCY機関を明らかにするものである。
In a conventional CY engine, a balancer such as a counterweight is attached to a portion of the crankshaft facing the intermediate temperature power piston as a measure against vibration caused by vertical movement of the intermediate temperature power piston. As a result, the intermediate temperature power piston relaxes the load acting on the sliding mechanism.
However, although the balancer corresponds to the specified drive speed, for other speeds, the balancer may act in the opposite direction to the load relaxation, and the dynamic balance cannot be maintained. It is not a vibration suppression method. Furthermore, the CY engine is rotating at a high speed (800-1500 rpm),
The load acting on the sliding mechanism such as the crank mechanism in order to enclose and drive the working gas at high pressure (2 MPa or more) is the load due to the pressure of the working gas rather than the load due to the inertial force of the mechanism components. Often becomes dominant. The occurrence of the above-mentioned vibration adversely affects the life of the engine. The present invention clarifies a CY engine aiming at reducing the above-mentioned vibrations, quiet operation of the engine, and improving the life of the engine.

【0018】[0018]

【課題を解決する為の手段】上記課題を解決するため
に、本発明のCY機関に於ては、従来の3シリンダ2デ
ィスプレーサ型のガス冷凍機(又は3シリンダ3ピスト
ン型のガス冷凍機)に、高温部(1)と低温部(2)をクラ
ンク軸(51)に対して対称的に配置し、ディスプレーサ(1
1)(21)(又はパワーピストン(81)(82))を同時に対称的に
移動させる。又、中温部を同容積の中温室(3)と中温室
(4)に分け、クランク軸(51)に対して対称的に配置し、
夫々同一の外径をもつパワーピストン(31)(41)を同一速
度、同一変位量で往復移動させる。
In order to solve the above-mentioned problems, in a CY engine of the present invention, a conventional 3-cylinder 2-displacer type gas refrigerator (or 3-cylinder 3-piston type gas refrigerator) is used. , The high temperature part (1) and the low temperature part (2) are arranged symmetrically with respect to the crankshaft (51), and the displacer (1
1) (21) (or power pistons (81) (82)) are simultaneously moved symmetrically. In addition, the middle temperature section has the same volume as the middle greenhouse (3) and the middle greenhouse.
Divided into (4), symmetrically arranged with respect to the crankshaft (51),
The power pistons (31, 41) having the same outer diameter are reciprocated at the same speed and the same displacement amount.

【0019】高温室(10)及び低温室(20)の容積を同一に
して、クランク軸(51)に対して対称的に配置する。又、
ディスプレーサ(11)(21)の外径、ストローク、形状、重
量、重量分布及び掃気容積を同一にして、クランク軸(5
1)に対して対称的に配置し、同時に対称的に移動させ
る。更に、中温室をクランク軸(51)に対して対称的に配
置させた同一の容積をもつ中温室(30)(40)に分ける。又
該中温室(30)(40)には、同一の外径、ストローク、形
状、重量、重量分布及び掃気容積をもつパワーピストン
(31)(41)を対称的に配置し、クランク軸(51)に対して同
時に対称的に移動させる。中温室(30)(40)の容積変化
は、同時的であり、常に同容積である。
The volumes of the high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) are the same, and they are arranged symmetrically with respect to the crankshaft (51). or,
The displacer (11) (21) has the same outer diameter, stroke, shape, weight, weight distribution, and scavenging volume, and the crankshaft (5
Place symmetrically with respect to 1) and move symmetrically at the same time. Further, the mid-greenhouse is divided into mid-greenhouses (30) (40) having the same volume and arranged symmetrically with respect to the crankshaft (51). Further, in the middle greenhouse (30) (40), a power piston having the same outer diameter, stroke, shape, weight, weight distribution and scavenging volume.
(31) and (41) are arranged symmetrically and are moved symmetrically with respect to the crankshaft (51) at the same time. The volume changes of the middle greenhouses (30) (40) are simultaneous and always the same.

【0020】上記ディスプレーサ(11)(21)は、夫々隔壁
(53)(54)を気密に貫通したピストンロッド(15)(25)の先
端を連結し、該ピストンロッド(14)(24)の他端はクラン
クロッド(14)(24)を介してクランク軸(51)に係合してい
る。又、2つのパワーピストン(31)(41)は、クランクロ
ッド(32)(42)により、クランク軸(51)に係合している。
The displacers (11) and (21) are partition walls, respectively.
(53) (54) Airtightly penetrates the piston rod (15) (25) the end is connected, the other end of the piston rod (14) (24) is cranked through the crank rod (14) (24) It is engaged with the shaft (51). Further, the two power pistons (31) (41) are engaged with the crank shaft (51) by the crank rods (32) (42).

【0021】又、高温室(10)、低温室(20)及び中温室(3
0)(40)は、夫々ガス流路(61)(62)(63)(64)を具えてい
る。高温部(1)のガス流路(61)と中温部(3)(4)のガス
流路(63)(64)、低温部(2)のガス流路(62)と中温部(3)
(4)のガス流路(63)(64)は、夫々順にガス流路(71)(72)
(73)(74)により接続されている。更に、ガス流路(61)(6
2)には、夫々再生器(12)(22)を配備している。
Further, the high temperature room (10), the low temperature room (20) and the middle greenhouse (3
The 0) and (40) have gas flow paths (61), (62), (63) and (64), respectively. Gas channel (61) of high temperature part (1) and gas channel (63) (64) of medium temperature part (3) (4), gas channel (62) of low temperature part (2) and medium temperature part (3)
The gas flow channels (63) and (64) of (4) are respectively gas flow channels (71) and (72) in order.
It is connected by (73) and (74). Furthermore, the gas flow path (61) (6
The regenerators (12) and (22) are installed in 2), respectively.

【0022】[0022]

【作用及び効果】動作原理は、従来のCY機関と同様で
あるが、中温部(3)(4)をクランク軸(51)に対して対称
的に配置し、中温部(3)(4)に具えたパワーピストン(3
1)(41)を、クランク軸(51)に対し対称的に同一速度、同
一変位量で中温室(30)(40)を往復移動させることによ
り、圧力変動支配の低速域から慣性力支配の高速域まで
のクランク軸(51)に作用する荷重が相殺される。この結
果、任意の位相角及び回転数に対しても、機関に発生す
る振動を抑制することが出来るため、機関の静粛な稼働
及び寿命向上が可能となる。
[Operation and effect] The operation principle is the same as that of the conventional CY engine, but the intermediate temperature parts (3) and (4) are symmetrically arranged with respect to the crankshaft (51) to provide the intermediate temperature parts (3) and (4). Power Piston (3
1) (41) is moved symmetrically with respect to the crankshaft (51) at the same speed and the same amount of displacement in the middle greenhouses (30), (40) to and fro, so that the inertial force is controlled from the low speed range where pressure fluctuation is controlled. The load acting on the crankshaft (51) up to the high speed range is canceled. As a result, the vibration generated in the engine can be suppressed even for an arbitrary phase angle and rotation speed, so that the engine can be quietly operated and its life can be improved.

【0023】又、上記構造の4シリンダ2ディスプレー
サ型のガス冷凍機のディスプレーサ(11)(21)に代えて、
図5に示す如く、パワーピストン(81)(82)を用い、ガス
流出入口(19)(29)、中温室(13)(23)を排除した4シリン
ダ4ピストン型のガス冷凍機においても、クランク軸(5
1)に対し中温部(3)(4)を対称的に配置することにより
同様の効果を奏する。
Further, in place of the displacer (11) (21) of the four-cylinder, two-displacer type gas refrigerator having the above structure,
As shown in FIG. 5, even in a 4-cylinder 4-piston type gas refrigerator using the power pistons (81) (82) and excluding the gas outflow inlets (19) (29) and the intermediate greenhouses (13) (23), Crankshaft (5
By arranging the intermediate temperature parts (3) and (4) symmetrically with respect to (1), the same effect can be obtained.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の一実施例につき、図面に沿っ
て詳述する。先ず、4シリンダ2ディスプレーサ型のガ
ス冷凍機(Cooke-Yarboroghサイクル機関、CY機関)に
ついての実施例の説明を行なう。図1に示す如く、4シ
リンダ2ディスプレーサ型のCY機関は、ヘリウム、水
素、窒素等の作動ガスが2〜5MPaの圧力で封入され、
クランク軸(51)を具えたケーシング(5)は、高温部
(1)、低温部(2)、中温部A(3)及び中温部B(4)を具
え、高温部(1)と中温部(3)(4)間、低温部(2)と中温
部(3)(4)間には、夫々ガス流路(71)(72)(73)(74)が形
成されている。又、高温部(1)と低温部(2)、中温部A
(3)と中温部B(4)は、夫々クランク軸(51)に対して対
称的に配置されている。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. First, an embodiment of a 4-cylinder 2-displacer type gas refrigerator (Cooke-Yarborogh cycle engine, CY engine) will be described. As shown in FIG. 1, a 4-cylinder 2-displacer type CY engine is filled with working gas such as helium, hydrogen, and nitrogen at a pressure of 2 to 5 MPa.
The casing (5) with the crankshaft (51) is
(1), low temperature section (2), middle temperature section A (3) and middle temperature section B (4), between high temperature section (1) and middle temperature sections (3) and (4), low temperature section (2) and middle temperature section Gas channels (71), (72), (73) and (74) are formed between (3) and (4), respectively. Also, the high temperature part (1) and the low temperature part (2), the middle temperature part A
(3) and the intermediate temperature section B (4) are arranged symmetrically with respect to the crankshaft (51).

【0025】高温部(1)は、高温部ガス流路(61)を具え
た高温部ディスプレーサ室(17)に、高温部ディスプレー
サ(11)が往復移動可能に嵌合し、高温部ディスプレーサ
室(17)を高温室(10)と高温部中温室(13)に区画してい
る。高温室(10)と高温部中温室(13)には、夫々ガスの流
出入口(18)(19)が開設されており、該高温部ガス流路(6
1)に夫々接続されている。高温部ガス流路(61)には、ガ
ス流出入口(18)(19)間において高温部再生器(12)を具え
ている。
The high temperature part (1) is fitted in a high temperature part displacer chamber (17) having a high temperature part gas passage (61) so that the high temperature part displacer (11) can reciprocate, and the high temperature part displacer chamber (17) is 17) is divided into a high temperature room (10) and a high temperature middle greenhouse (13). The high temperature greenhouse (10) and the high temperature middle greenhouse (13) are respectively provided with gas outflow inlets (18) and (19).
They are connected to 1) respectively. The high temperature part gas flow path (61) is provided with a high temperature part regenerator (12) between the gas outflow inlets (18) and (19).

【0026】高温部ディスプレーサ(11)は、隔壁(53)を
気密に貫通したピストンロッド(15)の先端を連結し、該
ピストンロッド(15)の他端はクランクロッド(14)を介し
てクランク軸(51)に係合している。高温部(1)外部に
は、ガス燃焼装置等の加熱手段をもつ加熱装置(16)を配
設しており、該加熱装置(16)は、機関作動中、常に高温
室(10)に熱を供給し、高温室(10)内部の気体の温度を30
0〜500℃に加熱している。
The high temperature part displacer (11) connects the tip of a piston rod (15) that penetrates the partition wall (53) in an airtight manner, and the other end of the piston rod (15) is cranked through a crank rod (14). It is engaged with the shaft (51). A heating device (16) having a heating means such as a gas combustion device is arranged outside the high temperature part (1), and the heating device (16) constantly heats the high temperature chamber (10) during engine operation. The temperature inside the high temperature chamber (10) to 30
It is heated to 0-500 ℃.

【0027】低温部(2)は、クランク軸(51)に対して高
温部(1)の対称的に配置されている。低温部ガス流路(6
2)を具え、高温部ディスプレーサ室(17)と同容積をもつ
低温部ディスプレーサ室(27)に低温部ディスプレーサ(2
1)が往復移動可能に嵌合し、低温部ディスプレーサ室(2
7)を低温室(20)と低温部中温室(23)に区画している。低
温室(20)と低温部中温室(23)には、夫々ガスの流出入口
(28)(29)が開設されており、該低温部ガス流路(62)に夫
々接続されている。低温部ガス流路(62)には、ガス流出
入口(28)(29)間において低温部再生器(22)を具えてい
る。
The low temperature part (2) is arranged symmetrically to the high temperature part (1) with respect to the crankshaft (51). Low temperature gas flow path (6
2), the low temperature displacer chamber (27) has the same volume as the high temperature displacer chamber (17).
1) is fitted so that it can move back and forth, and the low temperature displacer chamber (2
7) is divided into a low temperature room (20) and a low temperature middle greenhouse (23). The low greenhouse (20) and the low temperature middle greenhouse (23) have gas outflow inlets, respectively.
(28) and (29) are opened and connected to the low temperature part gas flow path (62), respectively. The low temperature part gas flow path (62) is provided with a low temperature part regenerator (22) between the gas outflow inlets (28) and (29).

【0028】低温部ディスプレーサ(21)は、隔壁(54)を
気密に貫通したピストンロッド(25)の先端を連結し、該
ピストンロッド(25)の他端はクランクロッド(24)を介し
てクランク軸(51)に係合している。高温部ディスプレー
サ(11)と低温部ディスプレーサ(21)は、同一の外径、ス
トローク、重量分布及び重量をもち、両ディスプレーサ
(11)(32)は、クランク軸(51)に対し対称的に同一速度、
同一変位量でディスプレーサ室(17)(27)中を移動する。
高温室(10)と低温室(20)及び、2つの中温室(13)(23)の
容積の変化は、同時的であり、常に同容積である。低温
部(2)外部には、多管式や、フィン式の熱交換器等の低
温部熱吸収器(26)を具えている。
The low temperature displacer (21) connects the tip of a piston rod (25) that penetrates the partition wall (54) in an airtight manner, and the other end of the piston rod (25) is cranked through a crank rod (24). It is engaged with the shaft (51). The high temperature displacer (11) and the low temperature displacer (21) have the same outer diameter, stroke, weight distribution and weight.
(11) (32) are symmetrically the same speed with respect to the crankshaft (51),
It moves in the displacer chamber (17) (27) with the same displacement.
The changes in the volumes of the high greenhouse (10) and the low temperature chamber (20) and the two medium greenhouses (13) (23) are simultaneous and always the same. Outside the low temperature section (2), a low temperature section heat absorber (26) such as a multi-tube type or fin type heat exchanger is provided.

【0029】中温部A(3)は、中温部ガス流路A(63)を
具え、該ガス流路A(63)にガス流出入口A(35)により連
通する中温部シリンダ室A(34)と、該シリンダ室A(34)
に往復移動可能に嵌合した中温部パワーピストンA(31)
と、該パワーピストンA(31)をクランク軸(51)
に係合するピストンロッドA(32)から構成される。該ピ
ストンロッドA(32)のクランク軸側係合端は、図11に
示す如く高温部ディスプレーサ(11)のクランクロッド(1
4)のクランク軸側係合端と同一の角度で設けられた共通
のクランクピン(55)に係合する。又、パワーピストンA
(31)により圧縮膨張を受けるシリンダ室A(34)のピスト
ン上面の部分を中温室A(30)とする。中温部A(3)外部
には、ラジエータ等の放熱器A(33)を具えている。
The intermediate temperature section A (3) is provided with an intermediate temperature section gas passage A (63), and the intermediate temperature section cylinder chamber A (34) communicates with the gas passage A (63) by a gas outflow inlet A (35). And the cylinder chamber A (34)
Middle temperature power piston A (31)
And the power piston A (31) to the crankshaft (51)
It is composed of a piston rod A (32) that engages with. The crankshaft side engaging end of the piston rod A (32) is connected to the crank rod (1) of the high temperature displacer (11) as shown in FIG.
It engages with a common crank pin (55) provided at the same angle as the crankshaft side engaging end of 4). Also, power piston A
The portion of the upper surface of the piston of the cylinder chamber A (34) that is compressed and expanded by (31) is defined as the inside greenhouse A (30). A radiator A (33) such as a radiator is provided outside the middle temperature section A (3).

【0030】中温部A(3)のクランク軸(51)に対して対
称位置に中温部B(4)が配置されている。中温部B(4)
は、中温部A(3)と同一の構造、大きさをしている。
又、それらを夫々、中温部ガス流路B(64)、ガス流出入
口B(45)、中温部シリンダ室B(44)、中温部パワーピス
トンB(41)、ピストンロッドB(42)、中温室B(40)とす
る。中温部B(4)外部には、中温部A(3)と同様の放熱
器B(43)を具えている。
The intermediate temperature section B (4) is arranged symmetrically with respect to the crankshaft (51) of the intermediate temperature section A (3). Middle temperature part B (4)
Has the same structure and size as the medium temperature part A (3).
Also, these are respectively designated as the medium temperature part gas flow path B (64), the gas outflow inlet B (45), the middle temperature part cylinder chamber B (44), the middle temperature part power piston B (41), the piston rod B (42), and the middle part. Greenhouse B (40). Outside the middle temperature section B (4), a radiator B (43) similar to the middle temperature section A (3) is provided.

【0031】ピストンロッドB(42)のクランク軸係合端
は、図11に示す如く低温部ディスプレーサ(21)のクラ
ンクロッド(24)のクランク軸係合端と同一の角度で設け
られた共通のクランクピン(56)に係合し、パワーピスト
ンA(31)とパワーピストンB(41)は、同一の外径、スト
ローク、重量分布及び重量をもち、両パワーピストン(3
1)(41)は、クランク軸(51)に対し対称的に同一速度、同
一変位量でシリンダ室(17)(27)中を移動する。夫々の中
温室(20)(30)の容積の変化は、同時的であり、常に同容
積である。
The crankshaft engaging end of the piston rod B (42) is provided at the same angle as the crankshaft engaging end of the crank rod (24) of the low temperature displacer (21) as shown in FIG. The power piston A (31) and the power piston B (41) are engaged with the crank pin (56) and have the same outer diameter, stroke, weight distribution and weight.
1) and (41) move in the cylinder chambers (17) and (27) symmetrically with respect to the crankshaft (51) at the same speed and the same displacement amount. The changes in the volumes of the respective greenhouses (20) and (30) are simultaneous and always the same.

【0032】ガス流路(61)とガス流路(63)(64)、ガス流
路(62)とガス流路(63)(64)は夫々順にガス流路(71)(72)
(73)(74)により接続されている。
The gas channels (61) and the gas channels (63) and (64), and the gas channels (62) and the gas channels (63) and (64) are sequentially gas channels (71) and (72), respectively.
It is connected by (73) and (74).

【0033】又、上記ピストンロッド(15)(25)及びクラ
ンクロッド(14)(24)はクランク軸(51)に対して、図11
に示す如く対称的に配置され、クランクロッド(32)はク
ランクロッド(14)(24)に対し90°位相をずらして配置さ
れている。又、クランク軸(51)に対してクランクロッド
(42)をクランクロッド(32)の対称位置に配置する。
The piston rods (15) and (25) and the crank rods (14) and (24) are shown in FIG.
As shown in FIG. 5, the crank rods (32) are arranged so as to be 90 degrees out of phase with the crank rods (14) and (24). In addition, the crankshaft (51) with respect to the crank rod
Place (42) symmetrically with the crank rod (32).

【0034】上記構成のCY機関の基本動作について説
明を行なう。図1に示す如く、高温部(1)においてディ
スプレーサ(11)が最も前進し、高温室(10)の容積が最小
のときに、高温室(10)に加熱装置(16)により熱Qhを供
給すると、高温室(10)にある作動ガスは図10の(a)の
中間位置から膨張し、該作動ガスは高温部ディスプレー
サ(11)を押し下げる(矢印A)。これにより、該ディスプ
レーサ(11)に係合されたピストンロッド(15)とクランク
ロッド(14)が、クランク軸(51)を回転駆動させる(第1
段階、図10の(a))。
The basic operation of the CY engine having the above structure will be described. As shown in FIG. 1, when the displacer (11) is most advanced in the high temperature part (1) and the volume of the high temperature chamber (10) is minimum, heat Q h is applied to the high temperature chamber (10) by the heating device (16). When supplied, the working gas in the high temperature chamber (10) expands from the intermediate position in FIG. 10 (a), and the working gas pushes down the high temperature section displacer (11) (arrow A). As a result, the piston rod (15) and the crank rod (14) engaged with the displacer (11) rotationally drive the crank shaft (51) (first
Step, (a) of FIG.

【0035】ディスプレーサ(11)の下降移動に伴ない、
高温部中温室(13)に充満していた作動ガスは、流出口(1
9)より高温部ガス流路(61)へ押し出される。又、後述す
る通り中温部(3)(4)にてパワーピストン(31)(41)は、
上昇移動途中にあり、中温室(30)(40)から押し出された
作動ガスもガス流路(71)(72)を経て高温部ガス流路(61)
へ流入する。
With the downward movement of the displacer (11),
The working gas that filled the greenhouse (13) in the high temperature part was discharged from the outlet (1
It is pushed out to the high temperature part gas flow path (61) from 9). In addition, as will be described later, the power pistons (31) (41) in the intermediate temperature parts (3) (4) are
The working gas that is in the process of rising and moving and is pushed out from the middle greenhouse (30) (40) also passes through the gas passages (71) (72) and the high temperature part gas passage (61)
Flow into.

【0036】上記第1段階の高温室(10)及び低温室(20)
で動作する作動ガスの温度は、以下の様に変化する。後
述する第3段階に高温部再生器(12)を作動ガスが通過す
ることにより、中温室(13)(30)(40)で45〜50℃であった
作動ガスが、高温部再生器(12)に蓄熱された熱を吸収す
ることにより、約300〜500℃の設定温度まで加熱され
て、高温室(10)に流入(矢印a)する。同様に低温部再生
器(22)を作動ガスが通過することにより、中温室(23)(3
0)(40)で45〜50℃であった作動ガスが低温部再生器(22)
に蓄冷されていた冷却力により、約−30〜0℃の設定温
度まで低下して低温室(20)に流入(矢印b)する。
The high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) of the first stage
The temperature of the working gas that operates in the following changes as follows. As the working gas passes through the high temperature regenerator (12) in the third stage described later, the working gas that was 45 to 50 ° C. in the middle greenhouses (13) (30) (40) changed to the high temperature regenerator (12). By absorbing the heat stored in 12), it is heated to a set temperature of about 300 to 500 ° C. and flows into the high temperature chamber (10) (arrow a). Similarly, when the working gas passes through the low temperature regenerator (22), the inside greenhouse (23) (3
0) (40) the working gas was 45 ~ 50 ℃ low temperature regenerator (22)
Due to the cooling power stored in the cold storage chamber, the temperature is lowered to a set temperature of about -30 to 0 ° C., and the cold chamber flows into the low temperature chamber (20) (arrow b).

【0037】図2に示す如く、クランク軸(51)の回転駆
動により、低温部ディスプレーサ(21)及び中温部パワー
ピストン(31)(41)が、クランク軸(51)へ近づく方向に移
行する(矢印B、C、D)。低温部ディスプレーサ(21)の
移行にともない、低温室(20)が拡大する。低温室(20)の
拡大により、低温室(20)内部の作動ガスは等温膨張し、
該膨張によってなされた仕事に相当する熱量Qlが低温
部熱交換器(26)から吸収され、低温室(20)の作動ガスの
温度が−30℃に保たれる(第2段階、図10の(b))。
As shown in FIG. 2, when the crankshaft (51) is rotationally driven, the low temperature displacer (21) and the intermediate temperature power pistons (31) (41) move toward the crankshaft (51) ( Arrows B, C, D). As the low temperature displacer (21) moves, the low temperature chamber (20) expands. Due to the expansion of the low greenhouse (20), the working gas inside the low temperature chamber (20) expands isothermally,
A quantity of heat Q 1 corresponding to the work performed by the expansion is absorbed from the low temperature section heat exchanger (26), and the temperature of the working gas in the low temperature chamber (20) is maintained at −30 ° C. (second step, FIG. 10). (B)).

【0038】図3に示す如く、ディスプレーサ(11)(21)
が下死点付近まで移行すると、ディスプレーサ(11)(21)
は、クランク軸(51)の角変位に対して、高温室(10)及び
低温室(20)の容積を殆ど変化させないが、パワーピスト
ン(31)(41)は夫々90°位相ずれにより、更にクランク軸
(51)に近づく方向に移行(矢印C、D)し、中温部中温室
(30)(40)の容積を拡大させ圧力を低下させる。この為、
圧力差によって高温室(10)と低温室(20)から中温室(13)
(23)(30)(40)に作動ガスが移動(矢印a、b)する。この
とき、高温室(10)で加熱された作動ガスは、高温部再生
器(12)により50℃前後まで低下し、低温室(20)で冷凍を
行なった作動ガスは、低温部再生器(22)により50℃前後
まで上昇する(第3段階、図10の(c)(c’)))。更に
クランク回転によってディスプレーサ(11)(21)が上昇を
開始する。
As shown in FIG. 3, the displacer (11) (21)
Displacer (11) (21)
Does not substantially change the volumes of the high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) with respect to the angular displacement of the crankshaft (51), but the power pistons (31) (41) are further out of phase by 90 °, Crankshaft
Move toward (51) (arrows C, D), middle temperature room, medium greenhouse
(30) Expand the volume of (40) and reduce the pressure. Therefore,
Due to the pressure difference, from the high temperature room (10) and the low temperature room (20) to the medium greenhouse (13)
(23) (30) (40) working gas moves (arrow a, b). At this time, the working gas heated in the high temperature chamber (10) is lowered to around 50 ° C. by the high temperature regenerator (12), and the working gas frozen in the low temperature chamber (20) is cooled by the low temperature regenerator (12). According to 22), the temperature rises to around 50 ° C. (third stage, (c) (c ′) in FIG. 10)). Further, as the crank rotates, the displacers (11) (21) start to rise.

【0039】図4に示す如く、ディスプレーサ(11)(21)
が、上死点付近まで移行すると、クランク軸(51)が回転
しても、高温室(10)及び低温室(20)の容積を殆ど変化さ
せないが、パワーピストン(31)(41)は更にクランク軸(5
1)から遠ざかる方向に移行(矢印C、D)し、中温部中温
室(30)(40)の容積を減少させる。中温部中温室(30)(40)
の容積の減少により、中温部中温室(30)(40)内に配置さ
れた作動ガスは圧縮を受け、該圧縮により作動ガスの温
度が上昇し、中温部放熱器(33)(43)を介して外部に熱Q
mを放出する。外気温が30℃の場合、中温部中温室(30)
(40)の作動ガスの温度は、約50℃から熱交換器(33)(43)
による熱の放出により約45℃まで低下する。パワーピス
トン(31)(41)の上昇移行により、高温室(10)及び低温室
(20)の圧力が上昇する。又、クランク回転によりディス
プレーサ(11)(21)がクランク軸に近づく方向に移行をを
始める(第4段階、図10の(d)(d’))。
As shown in FIG. 4, the displacer (11) (21)
However, when moving to near the top dead center, even if the crankshaft (51) rotates, the volumes of the high temperature chamber (10) and the low temperature chamber (20) are hardly changed, but the power pistons (31) (41) are further changed. Crankshaft (5
It moves in the direction away from 1) (arrows C and D), and the volume of the medium temperature room medium greenhouses (30) (40) is reduced. Medium-temperature department Medium greenhouse (30) (40)
Due to the decrease in the volume of the working gas placed in the greenhouse (30) (40) in the middle temperature part, the temperature of the working gas rises due to the compression, and the heat radiator (33) (43) Heat to the outside through Q
emit m . When outside temperature is 30 ℃
The temperature of the working gas of (40) is about 50 ℃ from the heat exchanger (33) (43)
It is reduced to about 45 ° C due to the release of heat. Due to the upward movement of the power pistons (31) (41), the high temperature chamber (10) and low temperature chamber
The pressure of (20) rises. Also, the crank rotation causes the displacers (11) and (21) to start moving toward the crankshaft (fourth step, (d) and (d ') in FIG. 10).

【0040】第4段階経過後、第1段階に戻る。上記の
動作原理により、外気温が30℃の場合、加熱装置(16)か
ら機関に与えた熱Qhにより、高温部(1)の気体を300〜
500℃に保つことにより、低温部熱交換器(26)で−30〜
−50℃前後の冷凍を発生させることができる。又、低温
部熱交換器により吸収された熱Qlは、中温部熱交換器
(33)(43)で放出(Qm)される。尚、クランク軸(51)の駆
動を補助するために、図11に示す如く、補助モータ(9
1)を取り付けてもよい。
After the lapse of the fourth stage, the process returns to the first stage. According to the above operating principle, when the outside air temperature is 30 ° C., the heat Q h given to the engine from the heating device (16) causes the gas in the high temperature part (1) to reach 300 to 300 ° C.
By keeping the temperature at 500 ° C, the temperature of the low temperature heat exchanger (26) will be -30 ~
Freezing at around -50 ° C can be generated. The heat Q l absorbed by a low-temperature portion heat exchanger, middle-temperature heat exchanger
It is released (Q m ) at (33) and (43). In order to assist the driving of the crank shaft (51), as shown in FIG. 11, an auxiliary motor (9
1) may be attached.

【0041】上記実施例では、高温部(1)及び低温部
(2)に中温室(13)(23)を配備しているが、図5に示す如
く、該中温室(13)(23)を配備しない構成とし、ディスプ
レーサ(11)(21)をピストン(81)(82)とした4シリンダ4
ピストン型ガス冷凍機にも、同様の効果を奏する。
In the above embodiment, the high temperature part (1) and the low temperature part
Although the middle greenhouses (13) and (23) are provided in (2), as shown in FIG. 5, the middle greenhouses (13) and (23) are not provided, and the displacers (11) and (21) are provided with pistons ( 81) (82) 4 cylinder 4
The piston type gas refrigerator has the same effect.

【0042】上記実施例の説明は、本発明を説明するた
めのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を限定
し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。又、本
発明の各部構成は上記実施例に限らず、特許請求の範囲
に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能であることは
勿論である。
The above description of the embodiments is for explaining the present invention, and should not be construed as limiting the invention described in the claims or limiting the scope. The configuration of each part of the present invention is not limited to the above-mentioned embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the technical scope described in the claims.

【0043】例えば、高温部と低温部がクランク軸に対
して対称的に配置されたCY機関であれば、上記実施例
以外のCY機関に於ても、2個の中温部を対称的に配置
させることにより、振動の低減及び機関の寿命向上が可
能となる。
For example, in the case of a CY engine in which the high temperature part and the low temperature part are symmetrically arranged with respect to the crankshaft, even in the CY engine other than the above embodiment, the two middle temperature parts are symmetrically arranged. By doing so, it is possible to reduce vibration and improve the life of the engine.

【0044】更に、スターリング(Stirling)冷凍機や、
ヴァルマイヤ(Vuilleumier)サイクル機関に於ても、膨
張室と圧縮室を分割し、クランク軸に対して対称的に配
置させることにより同様の効果が得られる。
Furthermore, a Stirling refrigerator,
In the Vuilleumier cycle engine, the same effect can be obtained by dividing the expansion chamber and the compression chamber and arranging them symmetrically with respect to the crankshaft.

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

【図1】4シリンダ2ディスプレーサ型ガス冷凍機(第
1段階)の断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a 4-cylinder 2-displacer type gas refrigerator (first stage).

【図2】図1の第2段階の断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a second stage of FIG.

【図3】図1の第3段階の断面図である。FIG. 3 is a sectional view of a third stage of FIG.

【図4】図1の第4段階の断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the fourth stage of FIG.

【図5】4シリンダ型ガス冷凍機の断面図である。FIG. 5 is a sectional view of a 4-cylinder type gas refrigerator.

【図6】従来例の第1段階の断面図である。FIG. 6 is a sectional view of a first stage of a conventional example.

【図7】図6の第2段階の断面図である。7 is a cross-sectional view of the second stage of FIG.

【図8】図6の第3段階の断面図である。8 is a cross-sectional view of the third stage of FIG.

【図9】図6の第4段階の断面図である。9 is a cross-sectional view of the fourth stage of FIG.

【図10】CY機関のTS線図である。FIG. 10 is a TS diagram of a CY engine.

【図11】図1のX−X線に沿って矢印方向に視た断面
図である。
FIG. 11 is a sectional view taken along line XX of FIG. 1 and viewed in the direction of the arrow.

【図12】図6のZ−Z線に沿って矢印方向に視た断面
図である。
12 is a cross-sectional view taken along the line ZZ of FIG. 6 and viewed in the direction of the arrow.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(1)高温部 (11)高温部ディスプレーサ (13)高温部中温室 (16)加熱装置 (2)低温部 (21)低温部ディスプレーサ (23)低温部中温室 (3)中温部A (30)中温部中温室A (31)中温部パワーピストンA (4)中温部B (40)中温部中温室B (41)中温部パワーピストンB (5)ケーシング (51)クランク軸 (1) High temperature part (11) High temperature part displacer (13) High temperature part medium greenhouse (16) Heating device (2) Low temperature part (21) Low temperature part displacer (23) Low temperature part medium greenhouse (3) Middle temperature part A (30) Mid-temperature room Mid-greenhouse A (31) Mid-temperature area Power piston A (4) Mid-temperature area B (40) Mid-temperature area Mid-greenhouse B (41) Mid-temperature area Power piston B (5) Casing (51) Crankshaft

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ケーシング(5)に高温部(1)、中温部
(3)及び低温部(2)を具えて各部に作動ガスが封入さ
れ、高温部(1)にディスプレーサ(11)を摺動可能に嵌合
し、該高温部(1)外部に加熱装置(16)を具え、低温部
(2)にディスプレーサ(21)を摺動可能に嵌合し、中温部
(3)にパワーピストン(31)を摺動可能に嵌合し、各ディ
スプレーサ(11)(21)及びパワーピストン(31)をクランク
機構等の運動変換機構を介して回転主軸(51)に連結した
ガス冷凍機に於て、高温部(1)と低温部(2)を主軸(51)
に対して対称的に配置し、2つのディスプレーサ(11)(2
1)を同時に対称的に移動させ、又、中温部を同容積の中
温室(3)と中温室(4)に分けて主軸(51)に対して対称的
に配置し、夫々同一の外径をもつパワーピストン(31)(4
1)により同時に往復移動させることを特徴とする4シリ
ンダ型ガス冷凍機。
1. A high temperature part (1) and a middle temperature part in a casing (5).
(3) and a low temperature part (2) are provided and a working gas is filled in each part, a displacer (11) is slidably fitted in the high temperature part (1), and a heating device (1) is provided outside the high temperature part (1). 16), low temperature section
Displacer (21) is slidably fitted to (2),
A power piston (31) is slidably fitted to (3), and each displacer (11) (21) and power piston (31) are connected to a rotary spindle (51) via a motion conversion mechanism such as a crank mechanism. In the gas refrigerator, the high temperature part (1) and the low temperature part (2) are connected to the main shaft (51).
The two displacers (11) (2
1) are moved symmetrically at the same time, and the medium temperature part is divided into the medium volume greenhouse (3) and the medium volume greenhouse (4) which are symmetrically arranged with respect to the main axis (51) and have the same outer diameter. Power piston with (31) (4
A 4-cylinder type gas refrigerator that is reciprocally moved at the same time according to 1).
【請求項2】 ケーシング(5)に高温部(1)、中温部
(3)及び低温部(2)を具えて各部に作動ガスが封入さ
れ、高温部(1)にパワーピストン(81)を摺動可能に嵌合
して、該高温部(1)外部に加熱装置(16)を具え、低温部
(2)にパワーピストン(82)を摺動可能に嵌合して、中温
部(3)にパワーピストン(31)を摺動可能に嵌合し、各パ
ワーピストン(81)(82)(31)をクランク機構等の運動変換
機構を介して回転主軸(51)に連結したガス冷凍機に於
て、高温部(1)と低温部(2)を主軸(51)に対して対称的
に配置し、2つのパワーピストン(11)(21)を同時に対称
的に移動させ、又、中温部を同容積の中温室(3)と中温
室(4)に分けて主軸(51)に対して対称的に配置し、夫々
同一の外径をもつパワーピストン(31)(41)により同時に
往復移動させることを特徴とする4シリンダ型ガス冷凍
機。
2. A high temperature part (1) and a middle temperature part in the casing (5).
(3) and low-temperature part (2) are filled with working gas, and the power piston (81) is slidably fitted in the high-temperature part (1) to heat the high-temperature part (1) outside. Low temperature part with device (16)
The power piston (82) is slidably fitted to (2) and the power piston (31) is slidably fitted to the intermediate temperature part (3), and each power piston (81) (82) (31) ) Is connected to the rotating main shaft (51) via a motion converting mechanism such as a crank mechanism, the high temperature part (1) and the low temperature part (2) are symmetrically arranged with respect to the main shaft (51). Then, the two power pistons (11) and (21) are moved symmetrically at the same time, and the middle temperature part is divided into a middle greenhouse (3) and a middle greenhouse (4) with the same volume and symmetrical about the main axis (51). The four-cylinder type gas refrigerator is characterized in that the power pistons (31) and (41) each having the same outer diameter are simultaneously reciprocated.
JP13605994A 1994-06-17 1994-06-17 Four cylinder type gas refrigerator Withdrawn JPH085180A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2009281614A (en) * 2008-05-20 2009-12-03 Isuzu Motors Ltd Free piston type stirling cycle machine

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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