JPH11337207A - Refrigerating device - Google Patents

Refrigerating device

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JPH11337207A
JPH11337207A JP13980898A JP13980898A JPH11337207A JP H11337207 A JPH11337207 A JP H11337207A JP 13980898 A JP13980898 A JP 13980898A JP 13980898 A JP13980898 A JP 13980898A JP H11337207 A JPH11337207 A JP H11337207A
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JP
Japan
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seal
seal portion
heat
cooling
refrigeration apparatus
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP13980898A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuo Ito
和雄 伊藤
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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

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a refrigerating device to suppress lowering of performance due to a friction heat generated at a seal part along with working. SOLUTION: A cold head 15 cooled by a cold heat generated through the working of a refrigerating device and a seal lock 18 are connected through a wire-form copper 31. A cold heat generated through the working of the refrigerating device is transmitted to a wire-form copper core 31 and seal parts 8 and 9 through the wire-form copper core 31 and a seal lock 18. By a transmitted cold heat, thermal deterioration of the seal parts 8 and 9 and lowering of viscosity of lubrication oil 10 at the peripheries of the seal parts 8 and 9 are suppressed. This constitution suppresses lowering of performance of the refrigerating device due to leakage of lubrication oil 10 and penetration of the lubrication oil through the seal parts 8 and 9 to a cold storage material 14 of lubrication oil 10.

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、スターリングサイ
クル機関あるいはプルミエサイクル機関を利用した冷凍
装置に関し、詳しくはガス膨張圧縮機を利用した冷凍装
置に関するものである。
The present invention relates to a refrigeration system using a Stirling cycle engine or a Premier cycle engine, and more particularly to a refrigeration system using a gas expansion compressor.

【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
各種材料を極低温で保存する技術の開発が活発化してい
る。特に、作動ガス膨張圧縮機を利用した冷凍装置であ
るスターリング冷凍装置等は極低温を実現する手段とし
て注目されており、各種赤外線センサー、超伝導デバイ
ス等の冷却用やバイオメディカル用フリーザ、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, in advanced technology fields such as the field of biotechnology and the field of electronic devices, the development of techniques for storing various samples and various materials at extremely low temperatures has been activated. In particular, Stirling refrigerating equipment, which is a refrigerating equipment using a working gas expansion compressor, is attracting attention as means for achieving extremely low temperatures, and is used for cooling various infrared sensors, superconducting devices, etc., for biomedical freezer, freezer, etc. It is going to be widely used.

【0003】ここでディスプレーサタイプのスターリン
グ冷凍装置の構造について、図4を参照して動作原理を
説明する。本体ハウジング1には、膨張機21本体容器
内部に配設される膨張シリンダ2と圧縮機22本体容器
内部に配設される圧縮シリンダ3とが90°の角度差で
取り付けられ、膨張シリンダ2に内蔵されたディスプレ
ーサ6と圧縮シリンダ3に内蔵された圧縮ピストン7
は、共通のクランク機構5に連結されていて、互いに9
0°位相がずれた状態で往復駆動される。
The operation principle of the displacer type Stirling refrigerating apparatus will be described with reference to FIG. The expansion cylinder 2 provided inside the expander 21 main body container and the compression cylinder 3 provided inside the compressor 22 main body container are attached to the main body housing 1 at an angle difference of 90 °. Built-in displacer 6 and compression piston 7 built in compression cylinder 3
Are connected to a common crank mechanism 5 and
Reciprocating drive is performed with the phase shifted by 0 °.

【0004】ディスプレーサ6は内部に例えば焼結金属
からなる熱交換材としての畜冷材14が充填されてお
り、ディスプレーサ6の一方の開口から流入した作動ガ
スは、畜冷材14の内部を通過し、他方の開口からの流
出までの過程で、畜冷材14との熱交換が行われる。
[0004] The displacer 6 is filled with a cooling material 14 as a heat exchange material made of, for example, a sintered metal, and a working gas flowing from one opening of the displacer 6 passes through the cooling material 14. Then, in the process up to the outflow from the other opening, heat exchange with the animal cooling material 14 is performed.

【0005】このディスプレーサ6は再生熱交換器とし
ての機能を兼ね備えたものであって、その熱交換性能は
冷凍装置の成績係数を大きく左右する。又、膨張シリン
ダ2及び圧縮シリンダ3はそれぞれシール部8、9によ
ってクランク室12と仕切られており、膨張シリンダ2
に基端部と圧縮シリンダ3の圧縮空間部とは作動ガス通
路4によって互いに連通されている。これにより、圧縮
シリンダ3に形成される圧縮空間13と膨張シリンダ2
に形成される膨張空間11とが畜冷材14を介して作動
ガス通路4によって連通されることになる。一方、クラ
ンク室12にはオイル10が注入されている。
The displacer 6 also has a function as a regenerative heat exchanger, and its heat exchange performance greatly affects the coefficient of performance of the refrigeration system. The expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3 are separated from the crank chamber 12 by seal portions 8 and 9, respectively.
The base end and the compression space of the compression cylinder 3 are connected to each other by a working gas passage 4. Thereby, the compression space 13 formed in the compression cylinder 3 and the expansion cylinder 2
Is communicated with the expansion space 11 through the working gas passage 4 via the cooling material 14. On the other hand, oil 10 is injected into the crank chamber 12.

【0006】次に、図5を参照して、上述した構造から
なるスターリング冷凍装置の動作について説明する。
尚、図5は、横軸に時間T、縦軸にストロークSをとっ
ている。
Next, the operation of the Stirling refrigerating apparatus having the above-described structure will be described with reference to FIG.
In FIG. 5, the horizontal axis represents time T, and the vertical axis represents stroke S.

【0007】スターリング冷凍機においてディスプレー
サ6が、図5の曲線B、Cの如く往復運動すると同時
に、圧縮ピストン7が図5の曲線Dの如く往復運動する
ことによって、膨張シリンダ2の膨張空間11は、図5
の直線Aと曲線Bに挟まれた幅領域で容積変化し、圧縮
シリンダ3の圧縮空間13は、図5の曲線Cと曲線Dに
挟まれた幅領域で容積変化する。
In the Stirling refrigerator, the displacer 6 reciprocates as shown by curves B and C in FIG. 5 and the compression piston 7 reciprocates as shown by curve D in FIG. , FIG.
5, the volume of the compression space 13 of the compression cylinder 3 changes in the width region between the curves C and D in FIG.

【0008】この結果、図5のの工程では、圧縮空間
13内の作動ガスが圧縮され、作動ガス通路4を経て膨
張シリンダ2内へ流入する(理想的には等温圧縮)。こ
の作動ガスは、図5のの行程でディスプレーサ6内の
畜冷材14を通過し、畜冷材14と熱交換を行って温度
低下する(定積冷却)。畜冷材14を通過した作動ガス
は図5のの行程で膨張シリンダ2の膨張空間11へ流
入し、その後、圧縮ピストン7の下降に伴って膨張する
(理想的には等温膨張)。次に、図5のの行程では、
膨張空間11内の作動ガスがディスプレーサ6の上昇に
伴って畜冷材14を通過し、畜冷材14と熱交換を行っ
て温度上昇した後、作動ガス通路4を経て再び圧縮空間
13へ導入する(定積加熱)。
As a result, in the process shown in FIG. 5, the working gas in the compression space 13 is compressed and flows into the expansion cylinder 2 through the working gas passage 4 (ideally, isothermal compression). This working gas passes through the storage material 14 in the displacer 6 in the process of FIG. 5 and exchanges heat with the storage material 14 to lower the temperature (constant volume cooling). The working gas that has passed through the cooling material 14 flows into the expansion space 11 of the expansion cylinder 2 in the stroke of FIG. 5, and then expands as the compression piston 7 descends (ideally, isothermal expansion). Next, in the process of FIG.
The working gas in the expansion space 11 passes through the cold storage material 14 with the rise of the displacer 6, exchanges heat with the cold storage material 14, rises in temperature, and is again introduced into the compression space 13 through the working gas passage 4. (Fixed volume heating).

【0009】この結果、膨張シリンダ2頭部に設けられ
たコールドヘッド15が冷却される。
As a result, the cold head 15 provided on the head of the expansion cylinder 2 is cooled.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】前述の冷凍装置の成績
係数を向上させること、即ち、効率よくコールドヘッド
15を冷却するためには冷媒である作動ガスの損失を抑
えることが重要であり、シール部8、9により膨張シリ
ンダ2及び圧縮シリンダ3の気密性を高めることが重要
である。
It is important to improve the coefficient of performance of the above-mentioned refrigerating apparatus, that is, to suppress the loss of the working gas as the refrigerant in order to cool the cold head 15 efficiently. It is important that the parts 8 and 9 increase the airtightness of the expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3.

【0011】また、冷凍装置の小型化を図るため、圧縮
ピストン7の直径及びストロークを小さくする場合、デ
ィスプレーサ6及び圧縮ピストン7を高速で駆動させな
ければならず、ディスプレーサ6及び圧縮ピストン7に
駆動力を伝達するロッドを高速で駆動させる必要があ
る。
When the diameter and stroke of the compression piston 7 are reduced in order to reduce the size of the refrigeration system, the displacer 6 and the compression piston 7 must be driven at high speed. It is necessary to drive the force transmitting rod at high speed.

【0012】上述の方法によると、ロッドと接触し、且
つ膨張シリンダ2と圧縮シリンダ3とをクランク室12
に対して気密状態に保持しているシール部8、9が、ロ
ッドの駆動により発生する摩擦熱により熱劣化を起こし
気密性の低下が発生したり、発生した摩擦熱により粘度
が低下したシール部8、9付近の潤滑オイルが、膨張シ
リンダ2あるいは圧縮シリンダ3内への侵入が発生す
る。
According to the above-described method, the expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3 are brought into contact with the rod and
The seal portions 8 and 9 held in an airtight state are thermally degraded due to frictional heat generated by driving the rod, causing a decrease in airtightness, or a seal portion having reduced viscosity due to the generated frictional heat. Lubricating oil near 8 and 9 intrudes into the expansion cylinder 2 or the compression cylinder 3.

【0013】つまり、シール部に発生する摩擦熱によっ
て主に以下の2点の不具合が発生する。
That is, the following two problems mainly occur due to frictional heat generated in the seal portion.

【0014】まず、摩擦熱によりシール部8、9が劣化
して気密性が低下することにより、冷媒である作動ガス
の漏出が発生する。このため冷熱発生サイクルに寄与す
る作動ガスの量が減少して冷熱発生の効率が低下し、成
績係数が低下する。
First, the seal portions 8 and 9 are deteriorated due to frictional heat and the airtightness is reduced, so that the working gas as a refrigerant leaks. For this reason, the amount of working gas that contributes to the cold heat generation cycle is reduced, the efficiency of cold heat generation is reduced, and the coefficient of performance is reduced.

【0015】また、摩擦熱により粘度が低下したシール
部8、9付近の潤滑オイルがシール部8、9から侵入す
る。侵入した潤滑オイルは作動ガスと共に作動ガスの移
動空間を移動し、一部は畜冷材に浸透して畜冷材表面に
潤滑オイルの被膜を形成する。この被膜が作動ガスと畜
冷材との熱交換の妨げとなるため冷熱の畜熱性能が低下
し、成績係数が低下する。
Further, lubricating oil near the seal portions 8 and 9 whose viscosity has decreased due to frictional heat enters from the seal portions 8 and 9. The penetrated lubricating oil moves in the moving space of the working gas together with the working gas, and a part of the lubricating oil permeates the cooling material to form a film of the lubricating oil on the cooling material surface. Since this coating hinders heat exchange between the working gas and the cold storage material, the cold storage performance of the cold decreases, and the coefficient of performance decreases.

【0016】本発明は係る実状に鑑み考え出されたもの
であり、その目的は、稼動に伴いシール部に発生する摩
擦熱を抑制してシール部の熱劣化及び潤滑オイルの侵入
を防ぐことにより成績係数の低下が抑制された冷凍装置
を提供することである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to suppress the heat of friction generated in a seal portion during operation to prevent thermal deterioration of the seal portion and intrusion of lubricating oil. An object of the present invention is to provide a refrigeration apparatus in which a decrease in coefficient of performance is suppressed.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の冷凍装置
は、圧縮シリンダ内の圧縮空間と、膨張シリンダ内の膨
張空間との間を移動する冷媒と接触して熱交換を行う熱
交換部材を含み、前記熱交換部材により前記圧縮空間か
ら前記膨張空間へ移動する冷媒の熱を奪うとともに、前
記膨張空間から前記圧縮空間へ移動する冷媒に熱を与え
て、前記膨張空間に冷熱を発生させる冷凍装置である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a refrigeration apparatus which performs heat exchange by contacting a refrigerant moving between a compression space in a compression cylinder and an expansion space in an expansion cylinder. The heat exchange member removes the heat of the refrigerant moving from the compression space to the expansion space by the heat exchange member, and applies heat to the refrigerant moving from the expansion space to the compression space to generate cold heat in the expansion space. Refrigeration equipment.

【0018】請求項1に記載の発明は、冷媒が貯留され
る冷媒貯留空間とクランク室とを仕切るシール部を冷却
するシール冷却手段を含むことを特徴としている。
The invention according to claim 1 is characterized in that it includes a seal cooling means for cooling a seal portion that partitions a refrigerant storage space in which a refrigerant is stored and a crank chamber.

【0019】これにより、摩擦により発熱するシール部
を冷却することができる。請求項2に記載の発明は、請
求項1に記載の発明の構成に加えて、前記シール冷却手
段が稼動により発生する冷熱を利用してシール部を冷却
することを特徴としている。
Thus, the seal portion that generates heat due to friction can be cooled. According to a second aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, the seal cooling means cools the seal portion by utilizing cold generated by operation.

【0020】これにより、新たに冷熱発生装置を設ける
ことなくシール部を強制的に冷却することができる。
Thus, the sealing portion can be forcibly cooled without newly providing a cold heat generating device.

【0021】請求項3に記載の発明は、請求項1または
2に記載の発明の構成に加えて、前記圧縮シリンダと前
記膨張シリンダとが並列して配置されていることを特徴
としている。
According to a third aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first or second aspect, the compression cylinder and the expansion cylinder are arranged in parallel.

【0022】これにより、両シール部も並列して配置さ
れ極力近接した状態となる。請求項4に記載の発明は、
請求項1〜3のいずれかに記載の発明の構成に加えて、
前記シール部を固定する固定部材を介して前記シール冷
却手段が前記シール部を冷却することを特徴としてい
る。
As a result, the two seal portions are also arranged in parallel and are in a state as close as possible. The invention described in claim 4 is
In addition to the configuration of the invention according to any one of claims 1 to 3,
The seal cooling means cools the seal portion via a fixing member for fixing the seal portion.

【0023】これにより、固定部材がシール部の固定と
シール部の冷却とに兼用される。請求項5に記載の発明
は、請求項1〜4のいずれかに記載の発明の構成に加え
て、シール冷却手段が、前記シリンダの少なくとも一方
の外部から前記シール部にまで延長させて該シール部に
接触させた熱伝導性部材を含み、該熱伝導性部材の熱伝
導を利用して前記シール部を冷却することを特徴として
いる。
Thus, the fixing member is used for both fixing the seal portion and cooling the seal portion. According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect, the seal cooling means extends from at least one of the outside of the cylinder to the seal portion. A heat conductive member is brought into contact with the portion, and the seal portion is cooled by utilizing heat conduction of the heat conductive member.

【0024】これにより、駆動源を設けることなくシー
ル部冷却手段によってシール部を冷却することができ
る。
Thus, the seal portion can be cooled by the seal portion cooling means without providing a driving source.

【0025】請求項6に記載の発明は、請求項1〜4の
いずれかに記載の発明の構成に加えて、シール冷却手段
が、冷却用流体の循環経路を前記シール部に臨ませ、該
シール部にまで循環してきた冷却用流体により該シール
部を冷却することを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, in addition to the configuration of any one of the first to fourth aspects, the seal cooling means has a cooling fluid circulating path facing the seal portion. The present invention is characterized in that the seal portion is cooled by a cooling fluid circulated to the seal portion.

【0026】これにより、シール部の冷却を更に効果的
に行うことができる。請求項7に記載の発明は、請求項
1〜6のいずれかに記載の発明の構成に加えて、前記両
シール部の一方のシール部を優先的に冷却する状態から
他方のシール部を優先的に冷却する状態に切り替えるこ
とが可能な冷却順位切り替え手段を含むことを特徴とし
ている。
Thus, the cooling of the seal portion can be performed more effectively. According to a seventh aspect of the present invention, in addition to the configuration of the first aspect of the present invention, one of the two seals is preferentially cooled, and the other seal is preferentially cooled. It is characterized by including cooling order switching means capable of switching to a state in which cooling is performed.

【0027】これにより、熱の発生量が異なる両シール
部が効果的に冷却されて、シール部間の温度差を抑制す
ることができる。
[0027] Thus, the two seal portions that generate different amounts of heat are effectively cooled, and the temperature difference between the seal portions can be suppressed.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下に本発明に係る実施の形態
を、図面を参照しながら説明する。尚、前述の従来例と
同じ構成については同一符号を伏して示しておりこれら
の部分の詳細な説明は省略する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. The same components as those of the above-described conventional example are indicated by the same reference numerals, and a detailed description of these portions will be omitted.

【0029】図1は、本発明に係る実施の形態の一例で
あるスターリング冷凍装置の構成を示す断面図である。
この冷凍装置は、冷熱を発生させる膨張機21と、その
膨張機21において膨張させた作動ガスを受け取り圧縮
して戻す圧縮機22とが並列状態に設けられている。ま
た膨張機21と圧縮機22とを駆動する駆動源としての
電動モーター40と、クランク5を含むクランク室12
とが設けられている。膨張シリンダ2及び圧縮シリンダ
3とクランク室12とを仕切るシール部8、9が膨張機
21と圧縮機22にまたがって一体成型されたシール止
め18により固定されて設けられている。
FIG. 1 is a sectional view showing the structure of a Stirling refrigerating apparatus according to an embodiment of the present invention.
In this refrigerating apparatus, an expander 21 that generates cold heat and a compressor 22 that receives and compresses the working gas expanded in the expander 21 are provided in parallel. Also, an electric motor 40 as a drive source for driving the expander 21 and the compressor 22 and a crank chamber 12 including the crank 5
Are provided. Seal portions 8 and 9 that partition the expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3 from the crank chamber 12 are provided fixedly by a seal stopper 18 that is integrally formed over the expander 21 and the compressor 22.

【0030】このシール止め18には、銅芯体31の一
端が接触した状態で設けられており、銅芯体31の他端
はコールドヘッド15に接触した状態で設けられてい
る。その結果、コールドヘッド15とシール止め18と
の間で、銅芯体31を介して熱が伝達される状態とな
る。尚、銅芯体31は発泡ウレタンで被覆されており、
外気から銅芯体31を断熱できるように構成されてい
る。
The seal stopper 18 is provided with one end of a copper core 31 in contact with it, and the other end of the copper core 31 is provided with contact with the cold head 15. As a result, heat is transferred between the cold head 15 and the seal stopper 18 via the copper core 31. The copper core 31 is coated with urethane foam,
The copper core 31 is configured to be thermally insulated from outside air.

【0031】次に、この冷凍装置の動作について説明す
る。ユーザーの操作により電動モーター40が駆動し、
クランク5を介して駆動力が膨張機21と圧縮機22と
に伝達される。伝達された駆動力によりロッド16、1
7がシール部8、9に接触しながら激しく摺動して膨張
機21と圧縮機22とが駆動して冷凍装置が稼動する。
このような冷凍装置の稼動により前述の熱サイクルに基
づいて冷熱が発生し、コールドヘッド15が冷却され
る。
Next, the operation of the refrigeration system will be described. The electric motor 40 is driven by a user operation,
The driving force is transmitted to the expander 21 and the compressor 22 via the crank 5. The rods 16 and 1 are transmitted by the transmitted driving force.
7 violently slides while contacting the seal portions 8 and 9 to drive the expander 21 and the compressor 22 to operate the refrigerating device.
By operating such a refrigerating apparatus, cold heat is generated based on the above-described heat cycle, and the cold head 15 is cooled.

【0032】冷凍装置の稼働中、シール部8、9と、ロ
ッド16、17のシール部8,9との接触部分とが摩擦
により発熱する。
During operation of the refrigeration system, the seal portions 8, 9 and the contact portions of the rods 16, 17 with the seal portions 8, 9 generate heat due to friction.

【0033】冷凍装置の稼動中、発生した冷熱の一部が
銅芯体31を介してシール止め18に伝達される。この
シール止めに伝達された冷熱がシール部8、9に伝達さ
れてシール部8、9及びロッド16、17のシール部
8,9との接触部分の発熱が抑制される。
During operation of the refrigerating apparatus, a part of the generated cold heat is transmitted to the seal stopper 18 through the copper core 31. The cold heat transmitted to the seal stopper is transmitted to the seal portions 8 and 9, and heat generation at the contact portions of the seal portions 8 and 9 and the rods 16 and 17 with the seal portions 8 and 9 is suppressed.

【0034】即ち、シール部8、9の熱劣化が抑制さ
れ、シール性が維持される。また、クランク室12内の
シール部8、9付近に存在する潤滑オイル10の粘度低
下も抑制され、潤滑オイル10の作動ガス貯留空間への
侵入が抑制される。
That is, thermal deterioration of the seal portions 8 and 9 is suppressed, and the sealing property is maintained. Further, a decrease in the viscosity of the lubricating oil 10 existing in the vicinity of the seal portions 8 and 9 in the crank chamber 12 is also suppressed, and the intrusion of the lubricating oil 10 into the working gas storage space is suppressed.

【0035】図2は、本発明にかかる実施の形態の一例
であるスターリング冷凍装置の他の構成を示す断面図で
ある。この冷凍装置は、前述の冷凍装置と同様に冷熱を
発生させる膨張機21と、その膨張機21において膨張
させた作動ガスを受け取り圧縮して戻す圧縮機22とが
並列状態に設けられ、これら膨張機21と圧縮機22と
に駆動力を供給する駆動源としての電動モーター40
と、駆動力伝達手段としてのクランク5を含むクランク
室12とが設けられている。
FIG. 2 is a sectional view showing another configuration of a Stirling refrigerating apparatus which is an example of the embodiment according to the present invention. This refrigerating apparatus is provided with an expander 21 that generates cold heat similarly to the refrigerating apparatus described above, and a compressor 22 that receives the working gas expanded in the expander 21 and compresses and returns the expanded working gas. Motor 40 as a drive source for supplying a driving force to the compressor 21 and the compressor 22
And a crank chamber 12 including the crank 5 as a driving force transmitting means.

【0036】シール部周辺に関して図2と図3とを参照
して説明する。図3は図2のA−A矢視断面図である。
膨張シリンダ2及び圧縮シリンダ3とクランク室12と
を仕切るシール部8、9が、膨張機21と圧縮機22と
にまたがって一体整形された中空のシール止め18によ
って固定されて設けられている。
The periphery of the seal portion will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a sectional view taken along the line AA of FIG.
Seal portions 8 and 9 for partitioning the expansion cylinder 2 and the compression cylinder 3 from the crank chamber 12 are fixedly provided by a hollow seal stopper 18 integrally formed over the expander 21 and the compressor 22.

【0037】この図2、図3に示したスターリング冷凍
装置では冷却用流体としてのエチレングリコールをコー
ルドヘッド15とシール止め18とに渡って循環させる
ことにより、シール部8、9を冷却するように構成され
ている。そのために、エチレングリコールを循環させる
ための駆動源としてのポンプ33と、そのポンプ33か
ら送り出されたエチレングリコールをコールドヘッド1
5、シール部8、9を通してポンプ33に戻す循環経路
を形成するための銅管32が設けられている。
In the Stirling refrigerating apparatus shown in FIGS. 2 and 3, ethylene glycol as a cooling fluid is circulated between the cold head 15 and the seal stopper 18 so that the seal portions 8 and 9 are cooled. It is configured. To this end, a pump 33 as a drive source for circulating ethylene glycol and ethylene glycol sent from the pump 33 are supplied to the cold head 1.
5, a copper tube 32 for forming a circulation path returning to the pump 33 through the seal portions 8 and 9 is provided.

【0038】銅管32は、コールドヘッド15の外周面
に接触しており、その接触部分の銅管32内を流れるエ
チレングリコールが冷却される。また、銅管32とシー
ル止め18とが接触しており、その接触部分の銅管32
内を流れる冷却されたエチレングリコールによりシール
止め18が冷却される次に、この冷凍装置の動作につい
て説明する。ユーザーの操作により電動モーター40が
駆動し、クランク5を介して駆動力が膨張機21と圧縮
機22とに伝達される。伝達された駆動力によりロッド
16、17がシール部8、9に接触しながら激しく摺動
して膨張機21と圧縮機22とが駆動して冷凍装置が稼
動する。このような冷凍装置の稼動により前述の熱サイ
クルに基づいて冷熱が発生し、コールドヘッド15が冷
却される。
The copper tube 32 is in contact with the outer peripheral surface of the cold head 15, and the ethylene glycol flowing through the copper tube 32 at the contact portion is cooled. Further, the copper tube 32 and the seal stopper 18 are in contact with each other, and the copper tube 32
Next, the operation of the refrigeration system will be described. The electric motor 40 is driven by a user's operation, and the driving force is transmitted to the expander 21 and the compressor 22 via the crank 5. The rods 16 and 17 are violently slid while contacting the seal portions 8 and 9 by the transmitted driving force, so that the expander 21 and the compressor 22 are driven to operate the refrigerating apparatus. By operating such a refrigerating apparatus, cold heat is generated based on the above-described heat cycle, and the cold head 15 is cooled.

【0039】冷凍装置の稼働中、シール部8、9と、ロ
ッド16、17のシール部8,9との接触部分とが摩擦
により発熱する。
During operation of the refrigerating apparatus, the seal portions 8, 9 and the contact portions of the rods 16, 17 with the seal portions 8, 9 generate heat due to friction.

【0040】冷凍装置の稼動中、発生した冷熱がコール
ドヘッド15に接触した銅管32に伝達される。伝達さ
れた冷熱が銅管32内を循環するエチレングリコール及
びシール止め18を介してシール部8、9に伝達され、
シール部8、9及びロッド16、17のシール部8,9
との接触部分の発熱が抑制される。
During operation of the refrigerating apparatus, the generated cold heat is transmitted to the copper tube 32 in contact with the cold head 15. The transmitted cold heat is transmitted to the seal portions 8 and 9 via the ethylene glycol circulating in the copper tube 32 and the seal stopper 18, and
Seal portions 8, 9 and seal portions 8, 9 of rods 16, 17
The generation of heat at the contact portion with the contact is suppressed.

【0041】さらに、制御部41に制御されたポンプ3
3によりエチレングリコールの循環方向が変更され、発
熱量の多いシール部へ優先的に冷熱を伝達することがで
きる。
Further, the pump 3 controlled by the control unit 41
3, the circulation direction of ethylene glycol is changed, so that cold heat can be preferentially transmitted to the seal portion having a large amount of generated heat.

【0042】即ち、シール部8、9の熱劣化が抑制さ
れ、シール性が維持される。また、クランク室内のシー
ル部8、9付近に存在する潤滑オイルの粘度低下も抑制
され、潤滑オイルの作動ガス貯留空間への侵入が抑制さ
れる。発熱量の多いシール部を優先的に冷却することが
できるため両シール部の温度差が抑制されて、シール部
の熱劣化の偏りを抑制することができる。
That is, thermal deterioration of the seal portions 8 and 9 is suppressed, and the sealing property is maintained. Further, a decrease in the viscosity of the lubricating oil existing near the seal portions 8 and 9 in the crank chamber is also suppressed, and the intrusion of the lubricating oil into the working gas storage space is suppressed. Since the seal portion that generates a large amount of heat can be preferentially cooled, the temperature difference between the two seal portions can be suppressed, and the bias of thermal deterioration of the seal portion can be suppressed.

【0043】次に、以上説明した実施の形態の変形例や
特徴点を以下に説明する。シール部冷却手段として、熱
伝導性の高いシール止めの一端が本体ハウジングに表出
するように設けられていてもよい。
Next, modifications and features of the above-described embodiment will be described below. As the seal portion cooling means, one end of the seal stopper having high thermal conductivity may be provided so as to be exposed in the main body housing.

【0044】さらに、シール止めは膨張機と圧縮機の両
方にまたがって一体に整形されていなくてもよく、別々
に設置されたシール止めの周囲にシール部冷却手段が設
けられていてもよい。
Further, the seal stopper does not have to be integrally formed over both the expander and the compressor, and a seal cooling means may be provided around the seal stopper separately provided.

【0045】本実施の形態では、発泡ウレタンで被覆さ
れたワイヤー状の銅芯体をシール冷却手段として用いた
が、これに限定されることなく、熱伝導性の高い物質を
断熱性の高い物質で被覆したもので代替することが可能
である。
In the present embodiment, a wire-shaped copper core covered with urethane foam is used as the seal cooling means. However, the present invention is not limited to this. It is possible to substitute the one coated with.

【0046】また、本実施の形態におけるシール冷却手
段としてワイヤー状の銅芯体を用いた冷凍装置の例で
は、シール冷却手段が1経路であったが、複数経路設け
てもよく、冷凍装置の運転状態に応じて経路の数や冷熱
伝達量を変更できるように、複数のシール冷却手段を脱
着できるように設けてもよい。
Further, in the embodiment of the refrigerating apparatus using the wire-shaped copper core as the seal cooling means in the present embodiment, the seal cooling means has one path, but a plurality of paths may be provided. A plurality of seal cooling means may be provided so as to be detachable so that the number of paths and the amount of cold heat transfer can be changed according to the operation state.

【0047】一方、シール冷却手段として銅管内にエチ
レングリコールを循環させて用いた冷凍装置では、銅管
−エチレングリコールの組み合わせに限定されることな
く、熱伝導性の高い物質で管が構成され、広い温度範囲
で冷熱伝達が可能な冷却用流体に代替することが可能で
ある。この冷却用流体を種々変更することにより、冷凍
装置の稼動状況に合わせた冷熱伝達が可能となる。 ま
た、シール部あるいはシール止めに温度センサーを設
け、温度センサーからの出力信号により冷却用流体の循
環量及び循環方向を制御するマイクロコンピュータを含
む制御部を設けることで冷熱伝達量と冷却優先順位とが
制御され、シール部の熱劣化が一層抑制され、冷凍装置
の性能向上が可能となる。
On the other hand, in a refrigeration system using ethylene glycol circulated in a copper tube as a seal cooling means, the tube is made of a material having high thermal conductivity without being limited to the combination of copper tube and ethylene glycol. It is possible to substitute a cooling fluid capable of transmitting cold heat over a wide temperature range. By changing the cooling fluid in various ways, it is possible to transmit cold heat in accordance with the operation state of the refrigeration system. In addition, a temperature sensor is provided in the seal portion or the seal stopper, and a control unit including a microcomputer for controlling the circulation amount and the circulation direction of the cooling fluid based on an output signal from the temperature sensor is provided, so that the cooling heat transfer amount, the cooling priority, and the like are provided. , The thermal degradation of the seal portion is further suppressed, and the performance of the refrigeration system can be improved.

【0048】今回開示された実施の形態は、すべての点
で例示であって制限的なものではないと考えるべきであ
る。
The embodiment disclosed this time is to be considered in all respects as illustrative and not restrictive.

【0049】本発明の範囲は、上記した説明ではなくて
特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等
の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意
図される。
The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

【0050】[0050]

【課題を解決するための手段の具体例】前述した銅芯体
31、または、ポンプ33、銅管32により前記シール
部を冷却するシール冷却手段が構成されている。前記制
御部41とポンプ34とにより、前記両シール部の一方
のシール部を優先的に冷却する状態から他方のシール部
を優先的に冷却する状態に切り替えることが可能な冷却
優先順位切り替え手段が構成されている。
Specific Examples of Means for Solving the Problems Seal cooling means for cooling the seal portion by the copper core 31, pump 33 and copper pipe 32 described above. Cooling priority switching means capable of switching from a state in which one of the two seals is preferentially cooled to a state in which the other seal is preferentially cooled by the control unit 41 and the pump. It is configured.

【0051】前記銅芯体31により、前記両シリンダの
少なくとも一方の外部から前記シール部にまで延長させ
て該シール部に接触させた熱伝導性部材が構成されてい
る。
The copper core body 31 constitutes a heat conductive member extending from at least one of the outsides of the two cylinders to the seal portion and in contact with the seal portion.

【0052】[0052]

【発明の効果】請求項1に記載の発明によると、稼動に
より生じるシール部の発熱が抑制されるためにシール部
の熱劣化が抑制されて、潤滑オイルのシリンダ内への侵
入による冷凍装置の信頼性の低下を抑制することができ
る。
According to the first aspect of the present invention, the heat generation of the seal portion caused by the operation is suppressed, so that the heat deterioration of the seal portion is suppressed, and the lubricating oil is introduced into the cylinder by the lubricating oil. A decrease in reliability can be suppressed.

【0053】請求項2に記載の発明によると、請求項1
に記載の発明の効果に加えて、新たな冷熱発生装置を設
けることなく、シール部の熱劣化の抑制、及び潤滑オイ
ルのシリンダ内への侵入による冷凍装置の信頼性の低下
の抑制が可能となった。
According to the second aspect of the present invention, the first aspect is provided.
In addition to the effects of the invention described in (1), it is possible to suppress the thermal deterioration of the seal portion and the decrease in the reliability of the refrigeration device due to the penetration of the lubricating oil into the cylinder without providing a new cold heat generating device. became.

【0054】請求項3に記載の発明によると、請求項1
または2に記載の発明の効果に加えて、両シール部が極
力近接した状態となるために、離れ離れに設けられたシ
ール部を冷却するという分散冷却により生じる冷却の非
効率化を防止でき、まとまった個所に設けられた両シー
ル部を効率的に冷却することができる。
According to the invention of claim 3, according to claim 1,
Or, in addition to the effect of the invention described in 2 above, since both seal portions are as close to each other as possible, it is possible to prevent inefficiency of cooling caused by distributed cooling, which cools seal portions provided separately, and collectively. The two seal portions provided at the locations can be efficiently cooled.

【0055】請求項4に記載の発明によると、請求項1
〜3のいずれかに記載の発明の効果に加えて、固定部材
がシール部の固定とシール部の冷却とに兼用構成される
ために、機能の兼用による部品点数の削減が可能とな
る。
According to the invention described in claim 4, claim 1 is provided.
In addition to the effects of the invention described in any one of (1) to (3), since the fixing member is also configured to fix the seal portion and cool the seal portion, it is possible to reduce the number of parts by sharing the function.

【0056】請求項5に記載の発明によると、請求項1
〜4のいずれかに記載の発明の効果に加えて、シール冷
却手段が簡単な構造であるため、製造コストが低減す
る。
According to the invention set forth in claim 5, according to claim 1,
In addition to the effects of the invention described in any one of (1) to (4), since the seal cooling means has a simple structure, the manufacturing cost is reduced.

【0057】請求項6に記載の発明によると、請求項1
〜4のいずれかに記載の発明の効果に加えて、シール部
の冷却を更に効果的に行うことができるために、シール
部の熱劣化の抑制及び潤滑オイルのシリンダー内への侵
入による冷凍装置の信頼性の低下の抑制をより効果的に
行うことができる。
According to the invention set forth in claim 6, according to claim 1,
In addition to the effects of the invention described in any one of the above-described embodiments, since the cooling of the seal portion can be performed more effectively, the refrigeration system by suppressing the thermal deterioration of the seal portion and invading the lubricating oil into the cylinder. Can be more effectively suppressed from lowering in reliability.

【0058】請求項7に記載の発明によると、請求項1
〜6のいずれかに記載の発明の効果に加えて、シール部
の熱劣化の偏りが抑制され、冷凍装置を高性能な状態で
長時間稼動させることができる。
According to the invention of claim 7, according to claim 1,
In addition to the effects of the invention described in any one of Items 6 to 6, unevenness in thermal deterioration of the seal portion is suppressed, and the refrigeration apparatus can be operated for a long time in a high-performance state.

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

【図1】本発明にかかる実施の形態の一例である、シー
ル冷却手段を含む冷凍装置の構成を示す断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a refrigeration apparatus including a seal cooling unit, which is an example of an embodiment according to the present invention.

【図2】本発明にかかる実施の形態の一例である、シー
ル冷却手段を含む冷凍装置の構成を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a configuration of a refrigeration apparatus including a seal cooling unit, which is an example of an embodiment according to the present invention.

【図3】図2のA−A矢視断面図である。FIG. 3 is a sectional view taken on line AA of FIG. 2;

【図4】従来のスターリング冷凍装置の構造を示す断面
図である。
FIG. 4 is a sectional view showing the structure of a conventional Stirling refrigerating apparatus.

【図5】スターリング冷凍装置における熱サイクルの行
程を説明する図である。
FIG. 5 is a diagram illustrating a heat cycle process in the Stirling refrigerating apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 本体ハウジング 2 膨張シリンダ 3 圧縮シリンダ 4 作動ガス通路 5 クランク 6 ディスプレーサ 7 圧縮ピストン 8 膨張機とクランク室とを仕切るシール部 9 圧縮機とクランク室とを仕切るシール部 10 潤滑オイル 11 膨張空間 12 クランク室 13 圧縮空間 14 畜冷材 15 コールドヘッド 16 ロッド(膨張機側) 17 ロッド(圧縮機側) 18 固定部材としてのシール止め 21 膨張機 22 圧縮機 31 シール冷却手段の一例のワイヤー状銅芯体 32 冷却用流体用配管の一例の銅管 33 冷却用流体を循環させるための駆動源の一例であ
るポンプ 40 駆動源の一例の電動モーター 41 制御部
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Main body housing 2 Expansion cylinder 3 Compression cylinder 4 Working gas passage 5 Crank 6 Displacer 7 Compression piston 8 Seal part which separates an expander and a crank chamber 9 Seal part which separates a compressor and a crank chamber 10 Lubricating oil 11 Expansion space 12 Crank Room 13 Compression space 14 Cold storage material 15 Cold head 16 Rod (expander side) 17 Rod (compressor side) 18 Seal stop as a fixing member 21 Expander 22 Compressor 31 Wire-shaped copper core as an example of seal cooling means 32 Copper pipe as an example of a cooling fluid pipe 33 Pump as an example of a drive source for circulating a cooling fluid 40 Electric motor as an example of a drive source 41 Control unit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 圧縮シリンダ内の圧縮空間と、膨張シリ
ンダ内の膨張空間との間を移動する冷媒と接触して熱交
換を行う熱交換部材を含み、該熱交換部材により、前記
圧縮空間から前記膨張空間へ移動する冷媒の熱を奪うと
ともに前記膨張空間から前記圧縮空間へ移動する冷媒に
熱を与えて、前記膨張空間に冷熱を発生させる冷凍装置
であって、 駆動源の回転運動を往復運動に変換するためのクランク
室と、 前記圧縮シリンダ内と前記クランク室とを仕切るシール
部と、 前記膨張シリンダ内と前記クランク室とを仕切るシール
部と、 前記両シール部を冷却するシール冷却手段とを含む、冷
凍装置。
1. A heat exchange member for exchanging heat by contacting a refrigerant moving between a compression space in a compression cylinder and an expansion space in an expansion cylinder. A refrigeration apparatus that removes heat of the refrigerant moving to the expansion space and applies heat to the refrigerant moving from the expansion space to the compression space to generate cold heat in the expansion space, wherein the refrigeration apparatus reciprocates a rotational motion of a drive source. A crank chamber for converting the motion into a motion; a seal section that partitions the inside of the compression cylinder from the crank chamber; a seal section that partitions the inside of the expansion cylinder from the crank chamber; and a seal cooling unit that cools both the seal sections. And a refrigeration apparatus.
【請求項2】 前記シール冷却手段は、前記膨張空間に
発生した冷熱を利用して前記シール部を冷却する、請求
項1に記載の冷凍装置。
2. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein said seal cooling means cools said seal portion by utilizing cold generated in said expansion space.
【請求項3】 前記圧縮シリンダと前記膨張シリンダと
が並列して配置されている、請求項1または2に記載の
冷凍装置。
3. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein the compression cylinder and the expansion cylinder are arranged in parallel.
【請求項4】 前記シール冷却手段は、前記シール部を
固定する固定部材を介してシール部を冷却する、請求項
1〜3のいずれかに記載の冷凍装置。
4. The refrigeration apparatus according to claim 1, wherein said seal cooling means cools said seal portion via a fixing member for fixing said seal portion.
【請求項5】 前記シール冷却手段は、前記両シリンダ
の少なくとも一方の外部から前記シール部にまで延長さ
せて該シール部に接触させた熱伝導性部材を含み、該熱
伝導性部材の熱伝導を利用して前記シール部を冷却す
る、請求項1〜4のいずれかに記載の冷凍装置。
5. The seal cooling means includes a heat conductive member extending from at least one of the outer sides of the two cylinders to the seal portion and contacting the seal portion. The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the seal portion is cooled by using a cooling medium.
【請求項6】 前記シール冷却手段は、冷却用流体の循
環経路を前記シール部に臨ませ、該シール部にまで循環
してきた冷却用流体により該シール部を冷却する、請求
項1〜4のいずれかに記載の冷凍装置。
6. The seal cooling means according to claim 1, wherein said seal cooling means directs a circulation path of a cooling fluid toward said seal portion, and cools said seal portion with a cooling fluid circulated to said seal portion. The refrigeration apparatus according to any one of the above.
【請求項7】 前記シール冷却手段は、前記両シール部
の一方のシール部を優先的に冷却する状態から他方のシ
ール部を優先的に冷却する状態に切り替えることが可能
な冷却優先順位切り替え手段を含む、請求項1〜6のい
ずれかに記載の冷凍装置。
7. A cooling priority switching means capable of switching from a state in which one of the two seals is preferentially cooled to a state in which the other seal is preferentially cooled. The refrigeration apparatus according to any one of claims 1 to 6, comprising:
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