JPH112468A - Stirling refrigerating machine - Google Patents

Stirling refrigerating machine

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Publication number
JPH112468A
JPH112468A JP15646497A JP15646497A JPH112468A JP H112468 A JPH112468 A JP H112468A JP 15646497 A JP15646497 A JP 15646497A JP 15646497 A JP15646497 A JP 15646497A JP H112468 A JPH112468 A JP H112468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
leaf spring
compressor
torsional force
compression piston
displacer
Prior art date
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Pending
Application number
JP15646497A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Katsuya Miura
克哉 三浦
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.)
Daikin Industries Ltd
Original Assignee
Daikin Industries Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Daikin Industries Ltd filed Critical Daikin Industries Ltd
Priority to JP15646497A priority Critical patent/JPH112468A/en
Publication of JPH112468A publication Critical patent/JPH112468A/en
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25BREFRIGERATION MACHINES, PLANTS OR SYSTEMS; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS
    • F25B2309/00Gas cycle refrigeration machines
    • F25B2309/001Gas cycle refrigeration machines with a linear configuration or a linear motor

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To elongate the life, miniaturize the device and reduce the manufacturing cost of a Stirling refrigerating machine by reducing the vibration of the Stirling refrigerating machine, which is caused by the behavior of a leaf spring, supporting a compression piston and a displacer elastically. SOLUTION: The compression piston 4 of a compressor A and the displacer 22 of an expansion machine B are supported elastically by a first leaf spring 12. Second leaf springs 19, arranged at the back surface side of the first leaf springs 12, are moved in reverse to the movements of the first leaf springs 12 to cancel vibration in the direction of reciprocal operation of the compression piston 4 and the displacer 22. Scroll slits, reversed to each other, are formed on the first and second leaf springs 12, 19 to cancel vibration due to the torsional force of the first leaf spring 12.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、スターリング冷凍
機に関し、特に、冷媒ガスを圧縮するための圧縮ピスト
ンや冷媒ガスを膨張させるためのディスプレーサを弾性
支持する板ばねの改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a Stirling refrigerator, and more particularly to an improvement in a leaf spring for elastically supporting a compression piston for compressing refrigerant gas and a displacer for expanding refrigerant gas.

【0002】[0002]

【従来の技術】スターリング冷凍機は、冷媒ガスを圧縮
する圧縮機と、この圧縮機から吐出される冷媒ガスを膨
張させる膨張機とからなり、上記圧縮機では、圧縮ピス
トンの往復移動により冷媒ガスを圧縮する一方、上記膨
張機では、上記圧縮機で圧縮された冷媒ガスをディスプ
レーサの往復移動により膨張させて極低温レベルの寒冷
を発生させるようにしている。
2. Description of the Related Art A Stirling refrigerating machine comprises a compressor for compressing a refrigerant gas and an expander for expanding a refrigerant gas discharged from the compressor. In the compressor, the refrigerant gas is reciprocated by a compression piston. On the other hand, in the expander, the refrigerant gas compressed by the compressor is expanded by the reciprocating movement of the displacer to generate cryogenic cooling.

【0003】このようなスターリング冷凍機として、例
えば特開平4−263751号公報に開示されているよ
うに、圧縮機において、2つの圧縮ピストンをシリンダ
内に対向配置して両圧縮ピストン間に圧縮室を構成し、
冷媒ガスを両圧縮ピストンの同期した接離移動により圧
縮室で圧縮するようにしたスターリング冷凍機が知られ
ている。
As such a Stirling refrigerator, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-263751, in a compressor, two compression pistons are arranged opposite to each other in a cylinder and a compression chamber is provided between the two compression pistons. Constitute
There is known a Stirling refrigerating machine in which refrigerant gas is compressed in a compression chamber by synchronized movement of both compression pistons.

【0004】このスターリング冷凍機の圧縮機では、渦
巻スリットが形成された円板からなる板ばねを各圧縮ピ
ストンの背面側にそれぞれ配置し、各圧縮ピストンに連
結されたロッドの基端を上記各板ばねの中央に嵌着し、
各圧縮ピストンを各板ばねにより往復移動可能に弾性支
持している。
In this compressor of the Stirling refrigerator, a leaf spring composed of a disk having a spiral slit is arranged on the back side of each compression piston, and the base end of a rod connected to each compression piston is set to the above-mentioned position. Fit to the center of the leaf spring,
Each compression piston is elastically supported by each leaf spring so as to be able to reciprocate.

【0005】そして、この各板ばねは、その渦巻き状の
スリット形状からして径方向の剛性が高くなっているた
め、各圧縮ピストンの径方向の横ブレを低減して各圧縮
ピストンの低振動化を達成するようにしている。
[0005] Each of the leaf springs has a high radial rigidity due to its spiral slit shape. Therefore, radial vibration of each compression piston is reduced to reduce vibration of each compression piston. To achieve the goal.

【0006】また、この2つの圧縮ピストンを弾性支持
する板ばねでは、渦巻スリットの渦巻きが互いに逆向き
に形成されていて、両圧縮ピストンが同期して往復移動
する際に各板ばねに発生する捩れ力を打ち消し合い、こ
の捩れ力に起因する振動を低減するようにしている。
In the leaf spring which elastically supports the two compression pistons, the spirals of the spiral slits are formed in opposite directions, and are generated in each leaf spring when both compression pistons reciprocate synchronously. The torsional forces are canceled out to reduce the vibration caused by the torsional force.

【0007】さらに、この一対の板ばねは、両圧縮ピス
トンの同期した接離移動により互いに逆向きに動くた
め、各圧縮ピストンの往復移動方向の振動をも打ち消す
ようになっている。
Further, the pair of leaf springs move in opposite directions due to the synchronized movement of the two compression pistons, so that the vibrations of the respective compression pistons in the reciprocating movement direction are also canceled out.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、スターリン
グ冷凍機において、1つの圧縮ピストンをシリンダ内に
配置したタイプの圧縮機があり、このシングルピストン
タイプの圧縮機では、圧縮ピストンが1つでよいので、
上述の如きダブルピストンタイプの圧縮機に比べて装置
全体を小型化することができるとともに、安価に製作す
ることができるという利点がある。
In the Stirling refrigerator, there is a compressor in which one compression piston is disposed in a cylinder. In this single-piston type compressor, only one compression piston is required. ,
As compared with the double piston type compressor as described above, there is an advantage that the entire device can be reduced in size and can be manufactured at low cost.

【0009】しかし、このシングルピストンタイプの圧
縮機では、単に圧縮ピストンを板ばねで弾性支持してい
るだけでは、圧縮ピストンの径方向の横ブレを低減する
ことはできるものの、圧縮ピストンの往復移動方向の振
動や、圧縮ピストンが往復移移動する際に板ばねに発生
する捩れ力を打ち消す手段がなく、これでは圧縮ピスト
ンの低振動化を十分には達成することができず、スター
リング冷凍機の寿命が短くなるおそれがある。なお、こ
のことは圧縮機に限らず、膨張機においても同様のこと
が言える。
However, in this single-piston type compressor, the lateral displacement of the compression piston in the radial direction can be reduced by simply elastically supporting the compression piston by a leaf spring, but the reciprocating movement of the compression piston is reduced. There is no means to counteract the vibration in the direction and the torsional force generated in the leaf spring when the compression piston reciprocates, which makes it impossible to sufficiently reduce the vibration of the compression piston. The service life may be shortened. Note that this is not limited to the compressor, and the same can be said for the expander.

【0010】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、圧縮ピストンやディス
プレーサを弾性支持する板ばねの挙動に起因するスター
リング冷凍機の振動を低減してその延命化を図り、かつ
装置全体を小型化するとともに製作費を低減することに
ある。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to reduce the vibration of a Stirling refrigerator caused by the behavior of a leaf spring which elastically supports a compression piston and a displacer to extend the life of the refrigerator. Another object of the present invention is to reduce the manufacturing cost while reducing the size of the entire apparatus.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、圧縮ピストンやディスプレーサを弾性支
持する板ばねの背面側に、この板ばねと逆動作する別の
板ばねを配置したことを特徴とする。
In order to achieve the above-mentioned object, according to the present invention, another leaf spring which operates in reverse to the leaf spring is disposed on the back side of the leaf spring which elastically supports the compression piston and the displacer. It is characterized by the following.

【0012】具体的には、本発明は、図1に示すよう
に、冷媒ガスを圧縮する圧縮機(A)と、この圧縮機
(A)から吐出される冷媒ガスを膨張させる膨張機
(B)とを備え、上記圧縮機(A)及び膨張機(B)の
少なくとも一方には、往復移動により冷媒ガスを圧縮又
は膨張させる1つの往復移動体(4,22)が第1板ば
ね(12)に弾性支持されて配置されたスターリング冷
凍機を対象とし、次のような解決手段を講じた。
More specifically, as shown in FIG. 1, the present invention relates to a compressor (A) for compressing refrigerant gas and an expander (B) for expanding refrigerant gas discharged from the compressor (A). ), And at least one of the compressor (A) and the expander (B) is provided with one reciprocating body (4, 22) that compresses or expands the refrigerant gas by reciprocating movement. The following solution was taken for a Stirling refrigerating machine that is elastically supported in (1).

【0013】すなわち、本発明の第1の解決手段は、上
記第1板ばね(12)の背面側に第2板ばね(19)を
配置し、この第2板ばね(19)を第1板ばね(12)
の動きに対し逆向きに動かせることにより上記往復移動
体(4,22)の往復移動方向の振動を打ち消すように
する。さらに、上記第2板ばね(19)に逆捩れ力発生
手段を設け、この逆捩れ力発生手段により上記第1板ば
ね(12)の捩れ力に対し逆向きの捩れ力を第2板ばね
(19)に発生させて第1板ばね(12)の捩れ力に起
因する振動を打ち消すようにしたことを特徴とする。
That is, a first solution of the present invention is to dispose a second leaf spring (19) on the back side of the first leaf spring (12), and attach the second leaf spring (19) to the first leaf spring (19). Spring (12)
, The vibration of the reciprocating body (4, 22) in the reciprocating direction is canceled. Further, a reverse torsion force generating means is provided on the second leaf spring (19), and the reverse torsion force generating means applies a torsional force in a direction opposite to the torsional force of the first leaf spring (12) to the second leaf spring (19). 19), wherein the vibration caused by the torsional force of the first leaf spring (12) is canceled.

【0014】上記の構成により、本発明の第1の解決手
段では、圧縮機(A)及び膨張機(B)の少なくとも一
方において、往復移動体(4,22)が往復移動する
と、この往復移動体(4,22)の動作に追従して第1
板ばね(12)が動く。この際、その背面側で第2板ば
ね(19)が上記第1板ばね(12)の動きに対し逆向
きに動き、上記往復移動体(4,22)の往復移動方向
の振動が打ち消されるとともに、逆捩れ力発生手段によ
り上記第1板ばね(12)の捩れ力に対し逆向きの捩れ
力が第2板ばね(19)に発生し、第1板ばね(12)
の捩れ力に起因する振動が打ち消され、よって板ばねの
挙動に起因するスターリング冷凍機の振動が低減し、そ
の寿命が長くなる。しかも、このスターリング冷凍機
は、往復移動体(4,22)が1つであるシングルタイ
プであり、装置全体が小型になるとともに、製作費があ
まり掛からない。
With the above arrangement, in the first solution of the present invention, when the reciprocating body (4, 22) reciprocates in at least one of the compressor (A) and the expander (B), the reciprocating movement Following the movement of the body (4, 22)
The leaf spring (12) moves. At this time, on the back side, the second leaf spring (19) moves in a direction opposite to the movement of the first leaf spring (12), and the vibration of the reciprocating body (4, 22) in the reciprocating direction is canceled. At the same time, a reverse torsional force is generated in the second leaf spring (19) by the reverse torsional force generating means with respect to the torsional force of the first leaf spring (12).
The vibration caused by the torsional force of the Stirling refrigerator is canceled out, so that the vibration of the Stirling refrigerator caused by the behavior of the leaf spring is reduced, and the life thereof is prolonged. In addition, this Stirling refrigerator is a single type having one reciprocating body (4, 22), so that the whole apparatus is small and the production cost is not so high.

【0015】本発明の第2の解決手段は、第1の解決手
段において、逆捩れ力発生手段として、図2(a),
(b)に示すように、第1板ばね(12)に形成された
渦巻スリット(16)に対し逆向きに形成された渦巻ス
リット(20)を採用したことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the reverse torsion force generating means is provided as shown in FIG.
As shown in (b), a spiral slit (20) formed opposite to the spiral slit (16) formed in the first leaf spring (12) is employed.

【0016】上記の構成により、本発明の第2の解決手
段では、第2板ばね(19)の渦巻スリット(20)の
渦巻形状を変えるだけで上記作用効果が簡単に実現され
る。
With the above configuration, in the second solution of the present invention, the above-described operation and effect can be easily realized only by changing the spiral shape of the spiral slit (20) of the second leaf spring (19).

【0017】[0017]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面に基づいて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の実施の形態に係るスターリ
ング冷凍機の概略図である。図中、(A)は冷媒ガスを
圧縮する圧縮機、(B)はこの圧縮機(A)から吐出さ
れた冷媒ガスを膨張させる膨張機であり、これら圧縮機
(A)及び膨張機(B)は共に、密閉された円筒形状の
ケーシング(1),(2)を備えている。
FIG. 1 is a schematic view of a Stirling refrigerator according to an embodiment of the present invention. In the figure, (A) is a compressor for compressing the refrigerant gas, (B) is an expander for expanding the refrigerant gas discharged from the compressor (A), and the compressor (A) and the expander (B ) Both have closed cylindrical casings (1) and (2).

【0019】上記圧縮機(A)はシングルピストンタイ
プであり、そのケーシング(1)内には、円筒形状のシ
リンダ(3)が一方の側壁内面に同心円状に固定されて
配置され、このシリンダ(3)内には、1つの往復移動
体としての圧縮ピストン(4)が往復移動可能に摺動配
置され、この圧縮ピストン(4)によりシリンダ(3)
内に圧縮室(5)が形成されている。上記圧縮ピストン
(4)の背面には、ロッド(6)の一端がケーシング
(1)の中心線に位置するように連結され、ロッド
(6)の他端はケーシング(1)の他方の側壁に向かっ
て延びている。
The compressor (A) is of a single piston type, and a cylindrical cylinder (3) is concentrically fixed to the inner surface of one of the side walls in a casing (1). A compression piston (4) as one reciprocating body is slidably disposed inside 3) so as to be reciprocally movable, and the compression piston (4) is used to move the cylinder (3).
A compression chamber (5) is formed therein. One end of a rod (6) is connected to the back surface of the compression piston (4) such that one end of the rod (6) is located at the center line of the casing (1), and the other end of the rod (6) is connected to the other side wall of the casing (1). Extending towards.

【0020】上記ロッド(6)周りには、第1リニアモ
ータ(7)が配置されている。この第1リニアモータ
(7)は、上記ケーシング(1)の周壁内周面に固定さ
れた純鉄からなる環状のヨーク(8)を備えてなり、こ
のヨーク(8)の中心には貫通孔(8a)が形成され、
上記ロッド(6)がこの貫通孔(8a)を一端側から挿
通して他端側に突出している。また、上記ヨーク(8)
には凹陥部(8b)がリング状に形成され、この凹陥部
(8b)の外側の周面にはリング状の永久磁石(9)が
固定され、この永久磁石(9)により上記ヨーク(8)
を継鉄として上記凹陥部(8b)内に所定強度の磁界を
発生させるようにしている。さらに、上記ロッド(6)
の突出端寄りには、外周面に電磁コイル(10)が巻回
された有底筒状のボビン(11)が連結され、上記電磁
コイル(10)を凹陥部(8b)に挿入させて永久磁石
(9)に対峙させている。そして、電磁コイル(10)
に所定周波数の交流電流を通電することにより、圧縮ピ
ストン(4)を後述の第1板ばね(12)のばね定数等
で決まる周期で往復移動させて、圧縮室(5)で所定周
期のガス圧を発生させるように構成されている。
A first linear motor (7) is arranged around the rod (6). The first linear motor (7) includes an annular yoke (8) made of pure iron fixed to the inner peripheral surface of the peripheral wall of the casing (1), and a through hole is provided at the center of the yoke (8). (8a) is formed,
The rod (6) is inserted through the through hole (8a) from one end and protrudes to the other end. The yoke (8)
The ring-shaped permanent magnet (9) is fixed to the outer peripheral surface of the concave portion (8b), and the yoke (8) is fixed by the permanent magnet (9). )
Is used as a yoke to generate a magnetic field of a predetermined strength in the concave portion (8b). Further, the rod (6)
Is connected to a bottomed cylindrical bobbin (11) having an electromagnetic coil (10) wound around the outer peripheral surface thereof, and the electromagnetic coil (10) is inserted into the recessed portion (8b) to be permanent. It faces the magnet (9). And the electromagnetic coil (10)
The compression piston (4) is reciprocated at a cycle determined by a spring constant of a first leaf spring (12) to be described later by applying an alternating current of a predetermined frequency to the compression chamber (5). It is configured to generate pressure.

【0021】上記ロッド(6)の圧縮ピストン(4)寄
りと突出端の2箇所には、一対の円板状の第1板ばね
(12)がその中心の嵌着孔(実際には、後述する薄板
(13)の嵌着孔(13a))にロッド(6)を嵌着さ
せて上記第1リニアモータ(7)を両側から挟むように
固定され、各第1板ばね(12)の外周はケーシング
(1)の内周壁に固定されている。上記各第1板ばね
(12)は、3枚の薄板(13)を重ね合わせてなり、
相隣る薄板(13)間にスペーサ(14)が介装され、
その中央部及び外周部が2枚のリング状の押え板(1
5)でそれぞれ両側から挟持されて組み付けられたもの
であり、図2(a)に示すように、各第1板ばね(1
2)を構成する3枚の薄板(13)の中央には、ロッド
(6)を嵌着する嵌着孔(13a)が形成されていると
ともに、その周りには、時計回り方向に渦巻く3つの渦
巻スリット(16)が周方向に略等間隔に形成され、各
渦巻スリット(16)の両端は応力集中を緩和するため
に円形孔(16a)が形成されている。
A pair of disc-shaped first leaf springs (12) are provided at two locations on the rod (6) near the compression piston (4) and at the protruding end thereof. The rod (6) is fitted into the fitting hole (13a) of the thin plate (13) to be fixed, and the first linear motor (7) is fixed so as to sandwich the first linear motor (7) from both sides. Is fixed to the inner peripheral wall of the casing (1). Each of the first leaf springs (12) is formed by stacking three thin plates (13),
A spacer (14) is interposed between adjacent thin plates (13),
The center part and the outer peripheral part have two ring-shaped holding plates (1).
5), each of the first leaf springs (1) is sandwiched from both sides and assembled. As shown in FIG.
At the center of the three thin plates (13) constituting 2), a fitting hole (13a) for fitting the rod (6) is formed, and around the three thin plates (13), there are three swirling clockwise. Spiral slits (16) are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction, and circular holes (16a) are formed at both ends of each spiral slit (16) to reduce stress concentration.

【0022】このように、各薄板(13)に渦巻スリッ
ト(16)を形成することにより、各第1板ばね(1
2)は、その径方向の剛性が高くてその方向の変形が殆
どない一方、その各第1板ばね(12)の中心部におけ
る中心軸方向の変形が大きくなるようになされており、
上記圧縮ピストン(4)を水平方向に往復移動可能にか
つ圧縮ピストン(4)の往復移動方向と直交する方向に
移動不能に弾性支持し、これにより、圧縮ピストン
(4)の径方向の横ブレを低減して圧縮ピストン(4)
の低振動化を達成するようにしている。
As described above, by forming the spiral slit (16) in each thin plate (13), each first leaf spring (1) is formed.
2) is such that the rigidity in the radial direction is high and there is almost no deformation in that direction, while the deformation in the central axis direction at the center of each of the first leaf springs (12) becomes large.
The compression piston (4) is elastically supported so as to be capable of reciprocating in the horizontal direction and immovable in a direction orthogonal to the reciprocating movement direction of the compression piston (4). Compression piston (4)
To achieve low vibration.

【0023】また、上記第1リニアモータ(7)の背面
側には、別の第2リニアモータ(17)が配置されてい
る。この第2リニアモータ(17)は、第1リニアモー
タ(7)と同じに構成されているので、同一の構成箇所
には同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。な
お、第1リニアモータ(7)ではボビン(11)を圧縮
ピストン(4)のロッド(6)に固定したが、この第2
リニアモータ(17)では別のロッド(18)に固定し
ている。
On the back side of the first linear motor (7), another second linear motor (17) is arranged. Since the second linear motor (17) has the same configuration as the first linear motor (7), the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. In the first linear motor (7), the bobbin (11) is fixed to the rod (6) of the compression piston (4).
The linear motor (17) is fixed to another rod (18).

【0024】本発明の特徴の1つとして、上記ロッド
(18)の両端には、2つの一対の円板状の第2板ばね
(19)がその中心孔にロッド(18)を嵌挿させて上
記第2リニアモータ(17)を両側から挟むように固定
され、各第2板ばね(19)の外周はケーシング(1)
の内周壁に固定されている。この各第2板ばね(19)
も、上記各第1板ばね(12)と同様に3枚の薄板(1
3)を重ね合わせてなり、相隣る薄板(13)間にスペ
ーサ(14)が介装され、その中央部及び外周部が2枚
のリング状の押え板(15)でそれぞれ両側から挟持さ
れて組み付けられたものであり、図2(b)に示すよう
に、各第2板ばね(19)を構成する3枚の薄板(1
3)には、ロッド(18)を嵌着する嵌着孔(13a)
が形成されているとともに、その周りには、各第1板ば
ね(12)に形成された渦巻スリット(16)に対し逆
向きに反時計回り方向に渦巻く3つの渦巻スリット(2
0)が周方向に略等間隔に形成され、各渦巻スリット
(20)の両端は応力集中を緩和するために円形孔(2
0a)が形成されている。
One of the features of the present invention is that a pair of disc-shaped second leaf springs (19) is inserted into the center holes of the rod (18) at both ends of the rod (18). The second linear motor (17) is fixed so as to sandwich the second linear motor (17) from both sides.
Is fixed to the inner peripheral wall of the. Each of the second leaf springs (19)
Also, as with the first leaf springs (12), three thin plates (1
3) are overlapped, a spacer (14) is interposed between adjacent thin plates (13), and a central portion and an outer peripheral portion thereof are sandwiched by two ring-shaped pressing plates (15) from both sides. As shown in FIG. 2B, three thin plates (1) constituting each second leaf spring (19) are assembled.
3) has a fitting hole (13a) into which the rod (18) is fitted.
Are formed, and three spiral slits (2) spiraling counterclockwise in the opposite direction to the spiral slits (16) formed in each first leaf spring (12).
0) are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction, and both ends of each spiral slit (20) are circular holes (2) in order to reduce stress concentration.
0a) is formed.

【0025】そして、上記第2リニアモータ(17)
は、第1リニアモータ(7)とは逆位相に駆動し、各第
2板ばね(19)を各第1板ばね(12)の動きに対し
逆向きに動かせることにより圧縮ピストン(4)の往復
移動方向の振動を打ち消すようになっている。つまり、
この第2板ばね(19)はバランサの役割をなすもので
ある。また、この際、第1及び第2板ばね(12),
(19)の渦巻スリット(16),(20)の渦巻きの
向きが互いに逆向きになっていることにより、各第2板
ばね(19)には各第1板ばね(12)の捩れ力に対し
逆向きの捩れ力が発生し、これにより、各第1板ばね
(12)の捩れ力に起因する振動が打ち消される。した
がって、この各第2板ばね(19)の渦巻スリット(2
0)により、逆捩れ力発生手段が構成されている。
The second linear motor (17)
Is driven in a phase opposite to that of the first linear motor (7) to move each second leaf spring (19) in the opposite direction to the movement of each first leaf spring (12), thereby reducing the compression piston (4). Vibration in the reciprocating direction is canceled. That is,
The second leaf spring (19) serves as a balancer. At this time, the first and second leaf springs (12),
Since the spiral slits (16) and (20) of (19) have opposite spiral directions, the second leaf springs (19) are subjected to the torsional force of the first leaf springs (12). On the other hand, a reverse torsional force is generated, thereby canceling the vibration caused by the torsional force of each first leaf spring (12). Therefore, the spiral slit (2) of each second leaf spring (19)
0) constitutes a reverse torsional force generating means.

【0026】一方、上記膨張機(B)もシングルタイプ
であり、そのケーシング(2)には、円筒形状のシリン
ダ(21)が一方の側壁外面に同心円状に固定されて配
置され、このシリンダ(21)内には、1つの往復移動
体としてのディスプレーサ(22)が往復移動可能に摺
動配置され、このディスプレーサ(22)によりシリン
ダ(21)内を膨張室(23)と作動室(24)とに区
画している。このディスプレーサ(22)は、内部に金
属製蓄冷材(再生式熱交換器)を充填したものであり、
この蓄冷材が充填された空間は、上記膨張室(23)及
び作動室(24)にそれぞれ連通されている。そして、
膨張室(23)で膨張した低温の冷媒ガスが作動室(2
4)に向かうときには、該冷媒ガスにより上記蓄冷材を
冷却してその蓄冷材に冷熱を蓄え、逆に常温の冷媒ガス
が作動室(24)から膨張室(23)に向かうときに
は、その蓄冷材により冷媒ガスを冷却するようになって
いる。また、上記シリンダ(21)の先端にはコールド
ヘッド(25)が設けられている。
On the other hand, the expander (B) is also of a single type, and a cylindrical cylinder (21) is concentrically fixed to the outer surface of one of the side walls in the casing (2). A displacer (22) as a single reciprocating body is slidably disposed in the reciprocating movable body in the reciprocating body. The displacer (22) moves the expansion chamber (23) and the working chamber (24) in the cylinder (21). And divided into The displacer (22) is filled with a metal cold storage material (regenerative heat exchanger).
The space filled with the cold storage material is communicated with the expansion chamber (23) and the working chamber (24), respectively. And
The low-temperature refrigerant gas expanded in the expansion chamber (23) is supplied to the working chamber (2).
When the refrigerant gas is directed to 4), the regenerator material is cooled by the refrigerant gas to store cold heat in the regenerator material. Conversely, when the refrigerant gas at room temperature travels from the working chamber (24) to the expansion chamber (23), the regenerator material becomes This cools the refrigerant gas. A cold head (25) is provided at the tip of the cylinder (21).

【0027】上記シリンダ(21)内の作動室(24)
は、配管(26)により上記圧縮機(A)の圧縮室
(5)に接続され、圧縮機(A)からの冷媒ガス圧によ
り上記ディスプレーサ(22)を往復移動させて冷媒ガ
スを膨張室(23)で膨張させることにより、上記コー
ルドヘッド(25)に寒冷を発生させるようになされて
いる。
The working chamber (24) in the cylinder (21)
Is connected to the compression chamber (5) of the compressor (A) by a pipe (26), and reciprocates the displacer (22) by the refrigerant gas pressure from the compressor (A) to transfer the refrigerant gas to the expansion chamber (5). The cold head (25) is made to generate cold by expanding it in (23).

【0028】なお、上記ディスプレーサ(22)を作動
させる機構は、上記圧縮機(A)の場合と同じくケーシ
ング(2)内に設置された第1及び第2リニアモータ
(7),(17)、第1及び第2板ばね(12),(1
9)等によって構成されているので、同一の構成箇所に
は同一の符号を付してその詳細な説明を省略する。勿
論、この膨張機(B)側の各第1板ばね(12)及び第
2板ばね(19)を構成する3枚の薄板(13)にも、
各第1板ばね(12)に形成された渦巻スリット(1
6)に対し逆向きに反時計回り方向に渦巻く3つの渦巻
スリット(20)が周方向に略等間隔に形成され、各渦
巻スリット(20)の両端は応力集中を緩和するために
円形孔(20a)が形成されている。
The mechanism for operating the displacer (22) includes first and second linear motors (7), (17) installed in a casing (2) as in the case of the compressor (A). First and second leaf springs (12), (1
9) and the like, the same components are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted. Of course, the three thin plates (13) constituting each of the first leaf spring (12) and the second leaf spring (19) on the expander (B) side also have
The spiral slit (1) formed in each first leaf spring (12)
6), three spiral slits (20) spiraling counterclockwise in the opposite direction are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction, and both ends of each spiral slit (20) are circular holes () for reducing stress concentration. 20a) are formed.

【0029】以上の構成からなるスターリング冷凍機の
作動について説明する。先ず、冷凍機の運転開始に際
し、圧縮機(A)側の第1及び第2リニアモータ
(7),(17)の各々の電磁コイル(10)に所定周
波数の交流電流を互いに逆位相になるように通電する。
この通電に伴い、圧縮ピストン(4)が永久磁石(9)
により発生する磁界作用により第1板ばね(12)の中
心部を左右方向に弾性変形させながら中立位置から往復
移動し、この圧縮ピストン(4)の往復移動により圧縮
室(5)の容積が増減変化し、圧縮室(5)内に所定周
期の圧力波が生ずる。
The operation of the above-structured Stirling refrigerator will be described. First, when starting operation of the refrigerator, alternating currents of a predetermined frequency are applied to the respective electromagnetic coils (10) of the first and second linear motors (7) and (17) on the compressor (A) side in opposite phases. So as to energize.
With this energization, the compression piston (4) becomes a permanent magnet (9).
Reciprocating from the neutral position while elastically deforming the center of the first leaf spring (12) in the left-right direction by the magnetic field generated by the compression piston, and the reciprocating movement of the compression piston (4) increases or decreases the volume of the compression chamber (5). And a pressure wave having a predetermined period is generated in the compression chamber (5).

【0030】この際、上記第2板ばね(19)が第1板
ばね(12)に対し逆向きに移動し、この第1及び第2
板ばね(12),(19)の互いの逆向き動作により、
圧縮ピストン(4)の往復移動方向の振動を打ち消すこ
とができる。
At this time, the second leaf spring (19) moves in the opposite direction to the first leaf spring (12), and the first and second leaf springs (19) move.
By the leaf springs (12) and (19) moving in opposite directions,
Vibration in the reciprocating direction of the compression piston (4) can be canceled.

【0031】さらに、上記第1板ばね(12)の渦巻ス
リット(16)と第2板ばね(19)の渦巻スリット
(20)の渦巻形状は互いに逆向きに渦巻いていること
から、第1板ばね(12)の捩れ力に対し逆向きの捩れ
力が第2板ばね(19)に発生し、第1板ばね(12)
の捩れ力に起因する振動を打ち消すことができ、これに
より第1板ばね(12)の挙動に起因するスターリング
冷凍機の振動を低減してその延命化を図ることができ
る。
Further, since the spiral shapes of the spiral slit (16) of the first leaf spring (12) and the spiral slit (20) of the second leaf spring (19) spiral in opposite directions to each other, the first plate spring is formed. A torsional force opposite to the torsional force of the spring (12) is generated in the second leaf spring (19), and the first leaf spring (12).
The vibration caused by the torsional force of the first plate spring (12) can be canceled out, whereby the vibration of the Stirling refrigerator caused by the behavior of the first leaf spring (12) can be reduced and the life thereof can be extended.

【0032】また、第2板ばね(19)の渦巻スリット
(20)の渦巻きを第1板ばね(12)のそれとは逆向
きに形成するだけでよいことから、逆捩れ力発生手段を
簡単に構成することができる。
Also, since the spiral of the spiral slit (20) of the second leaf spring (19) only needs to be formed in the direction opposite to that of the first leaf spring (12), the means for generating reverse torsional force can be simplified. Can be configured.

【0033】しかも、このスターリング冷凍機は、圧縮
ピストン(4)及びディスプレーサ(22)がそれぞれ
1つであるシングルタイプであることから、これらが2
つあるダブルタイプのものに比べて装置全体を小型化す
ることができるとともに、安価に製作することができ
る。
In addition, the Stirling refrigerator is of a single type having one compression piston (4) and one displacer (22).
The entire device can be reduced in size as compared with a certain double type device, and can be manufactured at low cost.

【0034】上述の如く圧縮室(5)内に所定周期の圧
力波が生ずると、加圧された冷媒ガスが配管(26)を
経て膨張機(B)の作動室(24)に供給される。この
膨張機(B)側でも、第1及び第2リニアモータ
(7),(17)の各々の電磁コイル(10)に所定周
波数の交流電流を互いに逆位相になるように通電するも
のであり、第1リニアモータ(7)によってディスプレ
ーサ(22)が膨張機(B)側の第1板ばね(12)の
中心部を左側に変形させながらシリンダ(21)先端側
に移動する。これにより、上記作動室(24)のガスが
ディスプレーサ(22)内を通って蓄冷材により冷却さ
れながら膨張室(23)に流れ、ディスプレーサ(2
2)は第1板ばね(12)の復元力によりシリンダ(2
1)基端側に移動して元の位置に戻る。
When a pressure wave of a predetermined cycle is generated in the compression chamber (5) as described above, the pressurized refrigerant gas is supplied to the working chamber (24) of the expander (B) via the pipe (26). . Also on the side of the expander (B), alternating currents of a predetermined frequency are supplied to the respective electromagnetic coils (10) of the first and second linear motors (7) and (17) so as to have opposite phases. The displacer (22) is moved toward the distal end of the cylinder (21) by deforming the center of the first leaf spring (12) on the expander (B) side to the left by the first linear motor (7). Thus, the gas in the working chamber (24) flows into the expansion chamber (23) while passing through the inside of the displacer (22) while being cooled by the regenerator material, and the displacer (2)
2) is caused by the restoring force of the first leaf spring (12).
1) Move to the base end side and return to the original position.

【0035】一方、圧縮機(A)の圧縮ピストン(4)
の後退により圧縮室(5)内の圧力が低下すると、膨張
機(B)の作動室(24)内の冷媒ガスが配管(26)
を経て圧縮機(A)の圧縮室(5)に戻り、上記作動室
(24)内の圧力が膨張室(23)よりも低下する。第
1リニアモータ(7)によって上記ディスプレーサ(2
2)が今度は膨張機(B)の第1板ばね(12)の中心
部を右側に変形させながらシリンダ(21)基端側に移
動し、膨張室(23)内の冷媒ガスが断熱膨張して寒冷
が発生する。そして、上記膨張後のガスが膨張室(2
3)からディスプレーサ(22)内を蓄冷材に冷熱を与
えながら作動室(24)に流れ、ディスプレーサ(2
2)は第1板ばね(12)の復元力によりシリンダ(2
1)基端側に移動して元の位置に戻る。
On the other hand, the compression piston (4) of the compressor (A)
When the pressure in the compression chamber (5) decreases due to the retreat, the refrigerant gas in the working chamber (24) of the expander (B) passes through the pipe (26).
After returning to the compression chamber (5) of the compressor (A), the pressure in the working chamber (24) becomes lower than that in the expansion chamber (23). The displacer (2) is driven by a first linear motor (7).
2) moves to the base end side of the cylinder (21) while deforming the center of the first leaf spring (12) of the expander (B) rightward, and the refrigerant gas in the expansion chamber (23) expands adiabatically. Then cold occurs. Then, the gas after expansion is supplied to the expansion chamber (2).
From 3), it flows through the displacer (22) to the working chamber (24) while applying cold to the regenerator material, and the displacer (2)
2) is caused by the restoring force of the first leaf spring (12).
1) Move to the base end side and return to the original position.

【0036】以上により1サイクルが終了し、以後、同
様のサイクルを繰り返すことで、シリンダ(21)先端
のコールドヘッド(25)が徐々に極低温レベルまで冷
却される。
One cycle is completed as described above, and thereafter, by repeating the same cycle, the cold head (25) at the tip of the cylinder (21) is gradually cooled to the extremely low temperature level.

【0037】この膨張機(B)側においても、第1及び
第2板ばね(12),(19)の互いの逆向き動作によ
り、ディスプレーサ(22)の往復移動方向の振動を打
ち消すことができるとともに、第1及び第2板ばね(1
2),(19)の互いに逆に向いた渦巻スリット(1
6),(20)により、第1板ばね(12)の捩れ力を
第1板ばね(12)の逆向きの捩れ力によって打ち消
し、第1板ばね(12)の挙動に起因するシングルタイ
プのスターリング冷凍機の振動を低減してその延命化を
図ることができ、しかも装置全体を小型にかつ安価なも
のにすることができることに関しては、圧縮機(A)側
と同様である。
Also on the side of the expander (B), the reciprocal movement of the displacer (22) can be canceled out by the first and second leaf springs (12) and (19) operating in opposite directions. With the first and second leaf springs (1
2) and (19), the spiral slits (1
6) and (20), the torsional force of the first leaf spring (12) is canceled out by the torsional force of the first leaf spring (12) in the opposite direction, and the single-type spring caused by the behavior of the first leaf spring (12). As with the compressor (A), the vibration of the Stirling refrigerator can be reduced to extend the life thereof, and the entire apparatus can be reduced in size and cost.

【0038】なお、この実施の形態では、圧縮機(A)
及び膨張機(B)の双方において、圧縮ピストン(4)
及びディスプレーサ(22)を第1板ばね(12)に弾
性支持し、その背面側に上記圧縮ピストン(4)及びデ
ィスプレーサ(22)の往復移動方向の振動を打ち消す
第2板ばね(19)を配置し、さらに、第1板ばね(1
2)の捩れ力に起因する振動をその渦巻スリット(1
6)と逆向きに設定された第2板ばね(19)の渦巻ス
リット(20)により打ち消すようにしたが、これに限
らず、そのいずれか一方側だけを上述の如き構成にして
もよい。
In this embodiment, the compressor (A)
Compression piston (4) in both the compressor and the expander (B)
And a second leaf spring (19) that elastically supports the displacer (22) on the first leaf spring (12) and cancels the vibration of the compression piston (4) and the displacer (22) in the reciprocating movement direction on the back side. And a first leaf spring (1
The vibration caused by the torsional force of 2) is transmitted to the spiral slit (1).
Although the counterpart is canceled by the spiral slit (20) of the second leaf spring (19) which is set in the opposite direction to that of (6), the present invention is not limited to this, and only one of the sides may be configured as described above.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
1つの往復移動体(4,21)を第1板ばね(12)に
よって弾性支持するとともに、その背面側に第2板ばね
(19)を配置し、この第1及び第2板ばね(12)を
互いに逆向きに動かせることにより、上記往復移動体
(4,22)の往復移動方向の振動を打ち消し、さら
に、上記第2板ばね(19)に逆捩れ力発生手段(2
0)を設けて上記第1板ばね(12)の捩れ力に起因す
る振動を打ち消すようにしたので、板ばねの挙動に起因
するスターリング冷凍機の振動低減による延命化と、装
置の小型化及び製作費の低減化との両立を図ることがで
きる。
As described above, according to the present invention,
One reciprocating body (4, 21) is elastically supported by a first leaf spring (12), and a second leaf spring (19) is arranged on the back side of the first and second leaf springs (12). Can be moved in opposite directions to cancel the vibration of the reciprocating moving body (4, 22) in the reciprocating movement direction, and further, the second leaf spring (19) has a reverse torsional force generating means (2).
0) is provided to cancel the vibration caused by the torsional force of the first leaf spring (12), so that the life of the Stirling refrigerator due to the behavior of the leaf spring is reduced by reducing the vibration, and the size of the apparatus is reduced. It is possible to achieve both a reduction in manufacturing costs and a reduction in manufacturing costs.

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

【図1】本発明の実施の形態に係る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 according to an embodiment of the present invention.

【図2】(a)は第1板ばねの平面図、(b)は第2板
ばねの平面図である。
2A is a plan view of a first leaf spring, and FIG. 2B is a plan view of a second leaf spring.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(A) 圧縮機 (B) 膨張機 (4) 圧縮ピストン(往復移動体) (12) 第1板ばね (16) 渦巻スリット (19) 第2板ばね (20) 渦巻スリット(逆捩れ力発生手段) (22) ディスプレーサ(往復移動体) (A) Compressor (B) Expander (4) Compression piston (reciprocating body) (12) First leaf spring (16) Spiral slit (19) Second leaf spring (20) Spiral slit (reverse torsional force generating means) (22) Displacer (reciprocating body)

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 冷媒ガスを圧縮する圧縮機(A)と、こ
の圧縮機(A)から吐出される冷媒ガスを膨張させる膨
張機(B)とを備え、 上記圧縮機(A)及び膨張機(B)の少なくとも一方に
は、往復移動により冷媒ガスを圧縮又は膨張させる1つ
の往復移動体(4,22)が第1板ばね(12)に弾性
支持されて配置されたスターリング冷凍機であって、 上記第1板ばね(12)の背面側には、この第1板ばね
(12)の動きに対し逆向きに動くことにより上記往復
移動体(4,22)の往復移動方向の振動を打ち消す第
2板ばね(19)が配置され、 この第2板ばね(19)には、上記第1板ばね(12)
の捩れ力に対し逆向きの捩れ力を第2板ばね(19)に
発生させて第1板ばね(12)の捩れ力に起因する振動
を打ち消す逆捩れ力発生手段が設けられていることを特
徴とするスターリング冷凍機。
1. A compressor (A) for compressing a refrigerant gas, and an expander (B) for expanding a refrigerant gas discharged from the compressor (A), wherein the compressor (A) and the expander At least one of (B) is a Stirling refrigerator in which one reciprocating body (4, 22) for compressing or expanding the refrigerant gas by reciprocating movement is elastically supported by the first leaf spring (12). On the back side of the first leaf spring (12), the vibration in the reciprocating direction of the reciprocating body (4, 22) is generated by moving in the opposite direction to the movement of the first leaf spring (12). A second leaf spring (19) for canceling is disposed, and the second leaf spring (19) is provided with the first leaf spring (12).
A reverse torsional force generating means for generating a torsional force in a direction opposite to the torsional force of the second leaf spring (19) to cancel vibrations caused by the torsional force of the first leaf spring (12). Characteristic Stirling refrigerator.
【請求項2】 請求項1記載のスターリング冷凍機にお
いて、 逆捩れ力発生手段は、第1板ばね(12)に形成された
渦巻スリット(16)に対し逆向きに形成された渦巻ス
リット(20)であることを特徴とするスターリング冷
凍機。
2. The Stirling refrigerator according to claim 1, wherein the reverse torsional force generating means includes a spiral slit (20) formed in a direction opposite to a spiral slit (16) formed in the first leaf spring (12). A) a Stirling refrigerator.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100849506B1 (en) 2007-05-28 2008-07-31 한국기계연구원 Scroll-type stirling cycle engine
EP3364028A1 (en) * 2014-07-16 2018-08-22 LG Electronics Inc. Linear compressor and refrigerator including a linear compressor
EP3627069A4 (en) * 2017-05-16 2020-11-04 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Freezer, and support structure for extending/retracting member

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