JPH116660A - Reciprocating movement-type refrigerator - Google Patents

Reciprocating movement-type refrigerator

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JPH116660A
JPH116660A JP15826497A JP15826497A JPH116660A JP H116660 A JPH116660 A JP H116660A JP 15826497 A JP15826497 A JP 15826497A JP 15826497 A JP15826497 A JP 15826497A JP H116660 A JPH116660 A JP H116660A
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movable body
piston
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elastic support
reciprocating
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Katsuya Miura
克哉 三浦
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Daikin Industries Ltd
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Daikin Industries Ltd
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    • 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 secure the degree of the freedom of design and at the same time to reduce the deflection of a movable body by offsetting the position of the center of the gravity of the movable body to a position that is near an elastic support means that is one of a pair of elastic support means and is located at a side far from the piston. SOLUTION: A position G1 of the center of the gravity of the movable body 22 is offset to a position that is near an elastic support means 3b that is one of a pair of elastic support means 3a and 3b and is located at a side being away from a piston 9. Each load operating on each of the elastic support means 3a and 3b becomes larger in the elastic support means 3b than the elastic support means 3a being located near the piston 9. Therefore, when the movable body 22 is reciprocated in a horizontal direction, the amount of the deflection of up and down directions of the movable body 22 with the reciprocating movement becomes smaller at a side that is near the piston 9 than one that is far from the piston 9, thus fully reducing the deflection of the movable body 22 in a site where the piston 9 is provided without excessively increasing the support stiffness of the elastic support means 3a and 3b.

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、圧縮機又は膨張機
においてガスを圧縮又は膨張させる往復動可能な可動体
を備えた往復動式冷凍機に関する技術分野に属する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to the technical field of a reciprocating refrigerator having a reciprocating movable body for compressing or expanding gas in a compressor or an expander.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、この種の往復動式冷凍機として
は、ディスプレーサの往復動により極低温レベルの寒冷
を発生させる膨張機と、この膨張機に供給する冷媒を圧
縮する圧縮機とを備えたスターリング冷凍機等がよく知
られている。このスターリング冷凍機は、その膨張機の
シリンダ内に膨張室を区画形成するディスプレーサや圧
縮機のシリンダ内に圧縮室を区画形成するピストンがそ
の各シリンダ内で往復動するように構成されている。そ
して、この冷凍機では、ディスプレーサやピストンの摩
耗を減らして冷凍機を長寿命化させるために、ディスプ
レーサやピストンの往復動方向と垂直な方向のぶれを出
来る限り小さくすることが要求されている。
2. Description of the Related Art Generally, a reciprocating refrigerating machine of this type includes an expander for generating cryogenic-level cold by reciprocating a displacer, and a compressor for compressing a refrigerant supplied to the expander. Stirling refrigerators and the like are well known. This Stirling refrigerator is configured such that a displacer that defines an expansion chamber in a cylinder of the expander and a piston that defines a compression chamber in a cylinder of the compressor reciprocate in each cylinder. In this refrigerator, in order to reduce the wear of the displacer and the piston and extend the life of the refrigerator, it is required that the displacement of the displacer and the piston in the direction perpendicular to the reciprocating direction be as small as possible.

【0003】そこで、従来、例えば特開平4−2637
51号公報に示されているように、圧縮機において1つ
のピストンを略水平方向(ピストン軸方向)に往復動可
能にかつそのピストンの往復動方向と垂直な方向(ピス
トン径方向)に移動不能に弾性支持する板ばねを使用す
ることによって、そのピストンの往復動方向と垂直な方
向のぶれを低減させるようにすることが知られている。
すなわち、この板ばねは、ピストン径方向の剛性が高く
て該径方向には殆ど変形しないので、ピストンの径方向
のぶれを低減させる一方、ピストン軸方向には大きく弾
性変形するので、ピストンを含む可動体全体をピストン
軸方向に往復動可能に弾性支持するものである。
Therefore, conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
As shown in Japanese Patent Publication No. 51, in a compressor, one piston can reciprocate in a substantially horizontal direction (piston axial direction) and cannot move in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston (piston radial direction). It is known to use a leaf spring that elastically supports the piston to reduce the deflection in the direction perpendicular to the reciprocating direction of the piston.
In other words, this leaf spring has high rigidity in the radial direction of the piston and hardly deforms in the radial direction, so that the radial displacement of the piston is reduced. The movable body is elastically supported so as to reciprocate in the axial direction of the piston.

【0004】そして、上記板ばねを使用する場合は、通
常、ピストン等を有する可動体のぶれを有効に低減させ
るために、その板ばねを可動体の水平方向に離れた2箇
所に配置して可動体を弾性支持するようにしている。さ
らに、上記2箇所のそれぞれに多数の板ばねを配置した
り、ばね定数の大きな板ばねを用いたりして、板ばねに
よる可動体の支持剛性を一層高めるようにし、これによ
り、上記可動体のぶれの一層の低減を図ることも行われ
ている。
[0004] When the above-mentioned leaf spring is used, usually, in order to effectively reduce the deflection of a movable body having a piston or the like, the leaf spring is arranged at two places separated in the horizontal direction of the movable body. The movable body is elastically supported. Further, a large number of leaf springs are disposed at each of the two places, or a leaf spring having a large spring constant is used, so that the rigidity of the movable body supported by the leaf springs is further increased. Attempts have been made to further reduce blur.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述のように
多数の板ばねやばね定数の大きな板ばねを用いて支持剛
性を高めた場合には、可動体のぶれを十分に低減させる
ことはできるようになるが、その反面では、上記可動体
の水平方向の動作をかなり制限してしまうことになる。
その結果、例えば圧縮機におけるピストンの往復動のス
トロークや往復動の周期等が狭い範囲に制限され、往復
動式冷凍機における設計の自由度が小さくなってしまう
という不具合がある。
However, when the supporting rigidity is increased by using a large number of leaf springs or leaf springs having a large spring constant as described above, it is possible to sufficiently reduce the deflection of the movable body. However, on the other hand, the horizontal movement of the movable body is considerably restricted.
As a result, for example, the stroke of the reciprocating motion of the piston in the compressor, the cycle of the reciprocating motion, and the like are limited to a narrow range, and the degree of freedom in design of the reciprocating refrigerator is reduced.

【0006】本発明は斯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、上述の如く2箇所に分
けて配置した板ばねにより可動体を略水平方向に往復動
可能に弾性支持するようにした往復動式冷凍機におい
て、可動体の重心位置や板ばねによる支持剛性の設定に
工夫を凝らすことによって、設計の自由度を確保しつ
つ、可動体のぶれを低減させて冷凍機の長寿命化を図る
ことにある。
The present invention has been made in view of such a point, and an object thereof is to elastically reciprocate a movable body in a substantially horizontal direction by a leaf spring which is divided into two places as described above. In a reciprocating refrigerating machine that is supported, by devising the position of the center of gravity of the movable body and the setting of the support rigidity by the leaf spring, it is possible to secure the freedom of design and reduce the freezing of the movable body The purpose is to extend the life of the machine.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の解決手段では、可動体の重心位置をオフセ
ットさせたり、2箇所に配置された板ばねの支持剛性を
互いに異なるものとさせることにより、該板ばねによる
支持剛性を過度に高めることなく、ピストンやディスプ
レーサが設けられた部位における可動体のぶれを低減さ
せるようにした。
In order to achieve the above object, according to the present invention, the position of the center of gravity of the movable member is offset or the supporting rigidity of the two leaf springs is different from each other. By doing so, the deflection of the movable body at the portion where the piston and the displacer are provided is reduced without excessively increasing the support rigidity of the leaf spring.

【0008】具体的には、請求項1記載の発明は、図1
に示すように、シリンダ(5)内に圧縮室(11)又は
膨張室を区画形成するピストン(9)を先端部に有する
可動体(22)と、互いに水平方向に離れた2箇所に配
置され、それぞれ上記可動体(22)を略水平方向に往
復動可能にかつ該可動体(22)の往復動方向と垂直な
方向に移動不能に弾性支持するように少なくとも1枚以
上の板ばね(31)で構成された一対の弾性支持手段
(3a),(3b)とを備え、上記可動体(22)の往
復動により上記圧縮室(11)のガスを圧縮し又は膨張
室のガスを膨張させるようにした往復動式冷凍機を対象
とする。そして、上記可動体(22)の重心位置(G1
)を、上記両弾性支持手段(3a),(3b)間でか
つピストン(9)から遠い側の弾性支持手段(3b)寄
りにオフセットさせた構成とする。
[0008] Specifically, the invention described in claim 1 corresponds to FIG.
As shown in (1), a movable body (22) having a piston (9) at its distal end defining a compression chamber (11) or an expansion chamber in a cylinder (5) is disposed at two locations horizontally separated from each other. At least one or more leaf springs (31) are provided so as to elastically support the movable body (22) reciprocally in a substantially horizontal direction and immovably in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22). ) And a pair of elastic support means (3a) and (3b), and the gas in the compression chamber (11) is compressed or the gas in the expansion chamber is expanded by the reciprocating motion of the movable body (22). The reciprocating refrigerating machine thus configured is targeted. Then, the position of the center of gravity of the movable body (22) (G1
) Is offset between the two elastic support means (3a) and (3b) and toward the elastic support means (3b) farther from the piston (9).

【0009】上記の構成によれば、可動体(22)の重
心位置(G1 )が、一対の弾性支持手段(3a),(3
b)のうちのピストン(9)から遠い側の弾性支持手段
(3b)寄りにオフセットされているため、上記各弾性
支持手段(3a),(3b)にそれぞれ作用する荷重
は、上記ピストン(9)に近い側の弾性支持手段(3
a)よりも遠い側の弾性支持手段(3b)において大き
くなる。このため、上記可動体(22)が水平方向に往
復動されるとき、この往復動に伴う可動体(22)の上
下方向のぶれ量は、上記ピストン(9)に近い側で遠い
側よりも小さくなる。つまり、上記ピストン(9)が設
けられた側における可動体(22)のぶれ量を、該可動
体(22)の全体のぶれ量よりも小さくさせることがで
きる。このことで、弾性支持手段(3a),(3b)の
支持剛性を過度に高めることなく、ピストン(9)が設
けられた部位における可動体のぶれを十分に低減させる
ことが可能になる。
According to the above arrangement, the position of the center of gravity (G1) of the movable body (22) is adjusted by the pair of elastic support means (3a) and (3).
b), the load acting on each of the elastic support means (3a) and (3b) is offset toward the elastic support means (3b) farther from the piston (9). ), The elastic support means (3
It becomes large in the elastic support means (3b) on the side farther than a). For this reason, when the movable body (22) is reciprocated in the horizontal direction, the amount of vertical movement of the movable body (22) due to the reciprocation is greater on the side closer to the piston (9) than on the far side. Become smaller. That is, the amount of movement of the movable body (22) on the side where the piston (9) is provided can be made smaller than the entire amount of movement of the movable body (22). This makes it possible to sufficiently reduce the displacement of the movable body at the portion where the piston (9) is provided, without excessively increasing the support rigidity of the elastic support means (3a) and (3b).

【0010】請求項2記載の発明は、図1に示すよう
に、シリンダ(5)内に圧縮室(11)又は膨張室を区
画形成するピストン(9)を先端部に有する可動体(2
2)と、互いに水平方向に離れた2箇所に配置され、そ
れぞれ上記可動体(22)を略水平方向に往復動可能に
かつ該可動体(22)の往復動方向と垂直な方向に移動
不能に弾性支持するように少なくとも1枚以上の板ばね
(31)で構成された一対の弾性支持手段(3a),
(3b)とを備え、上記可動体(22)の往復動により
上記圧縮室(11)のガスを圧縮し又は膨張室のガスを
膨張させるようにした往復動式冷凍機を対象とする。そ
して、上記ピストン(9)に近い側の弾性支持手段(3
a)による可動体(22)の往復動方向と垂直な方向の
支持剛性を、遠い側の弾性支持手段(3b)よりも大に
設定した構成とする。
According to a second aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a movable body (2) having a piston (9) at its tip end for defining a compression chamber (11) or an expansion chamber in a cylinder (5).
2) and two positions which are horizontally separated from each other so that the movable body (22) can reciprocate substantially in the horizontal direction and cannot move in the direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22). A pair of elastic support means (3a) constituted by at least one or more leaf springs (31) so as to elastically support them.
(3b), wherein the reciprocating refrigerator is configured to compress the gas in the compression chamber (11) or expand the gas in the expansion chamber by reciprocating the movable body (22). The elastic support means (3) on the side close to the piston (9)
The support rigidity in the direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22) according to a) is set to be larger than that of the elastic support means (3b) on the far side.

【0011】上記の構成によれば、一対の弾性支持手段
(3a),(3b)のうちのピストン(9)に近い側の
弾性支持手段(3a)の支持剛性が、遠い側の弾性支持
手段(3b)よりも大に設定されているため、可動体
(22)が水平方向に往復動されるとき、この往復動に
伴う可動体(22)の上下方向のぶれ量は、上記ピスト
ン(9)に近い側で遠い側よりも小さくなる。これによ
り、請求項1記載の発明と同様、弾性支持手段(3
a),(3b)の支持剛性を過度に高めることなく、ピ
ストン(9)が設けられた部位における可動体のぶれを
十分に低減させることが可能になる。
According to the above construction, the support rigidity of the elastic support means (3a) closer to the piston (9) of the pair of elastic support means (3a) and (3b) is increased. (3b), when the movable body (22) is reciprocated in the horizontal direction, the amount of vertical movement of the movable body (22) due to the reciprocation is determined by the piston (9). ) Is smaller on the side closer to) than on the far side. Thus, the elastic support means (3)
It is possible to sufficiently reduce the displacement of the movable body at the portion where the piston (9) is provided, without excessively increasing the support rigidity of (a) and (3b).

【0012】請求項3記載の発明は、図1に示すよう
に、請求項2記載の発明における各弾性支持手段(3
a),(3b)を、それぞれ同じばね定数を有する板ば
ね(31)で構成し、かつ、ピストン(9)に近い側の
弾性支持手段(3a)の板ばねの枚数を遠い側の弾性支
持手段(3b)よりも多くした。
According to a third aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, each elastic support means (3
a) and (3b) are each constituted by a leaf spring (31) having the same spring constant, and the number of leaf springs of the elastic support means (3a) closer to the piston (9) is further increased. More than means (3b).

【0013】このことで、請求項2記載の発明における
各弾性支持手段(3a),(3b)の構成がそれぞれ具
体的に特定される。すなわち、ピストン(9)に近い側
の弾性支持手段(3a)の板ばね(31)の枚数が、遠
い側の弾性支持手段(3b)よりも多いため、上記ピス
トン(9)に近い側の弾性支持手段(3a)の支持剛性
は遠い側の弾性支持手段(3b)よりも確実に大に設定
される。また、全ての板ばね(31)のばね定数が等し
いので、支持剛性の設定が容易になる。
Thus, the configuration of each of the elastic support means (3a) and (3b) in the second aspect of the present invention is specifically specified. That is, since the number of leaf springs (31) of the elastic support means (3a) closer to the piston (9) is larger than that of the elastic support means (3b) on the far side, the elasticity of the elastic support means (3b) closer to the piston (9) is higher. The support rigidity of the support means (3a) is set to be certainly larger than that of the elastic support means (3b) on the far side. Further, since the spring constants of all the leaf springs (31) are equal, the setting of the support rigidity becomes easy.

【0014】請求項4記載の発明は、請求項2記載の発
明における各弾性支持手段を、それぞれ異なるバネ定数
を有する同じ枚数の板ばねで構成し、かつ、ピストンに
近い側の弾性支持手段の板ばねのばね定数を遠い側の弾
性支持手段よりも大きくした。
According to a fourth aspect of the present invention, each elastic supporting means in the second aspect of the present invention is constituted by the same number of leaf springs having different spring constants, and the elastic supporting means on the side close to the piston is provided. The spring constant of the leaf spring is made larger than that of the elastic support means on the far side.

【0015】上記の構成の場合、請求項2記載の発明に
おける各弾性支持手段の、請求項3記載の発明とは異な
る構成が具体的に特定される。すなわち、ピストンに近
い側の弾性支持手段の板ばねのばね定数が遠い側の弾性
支持手段よりも大きいので、上記ピストンに近い側の弾
性支持手段の支持剛性が遠い側の弾性支持手段よりも確
実に高めに設定される。また、上記両弾性支持手段の板
ばねの枚数が等しいので、支持剛性の設定が容易にな
る。
In the case of the above configuration, the configuration of each elastic support means in the second aspect of the invention, which is different from that of the third aspect, is specifically specified. That is, since the spring constant of the leaf spring of the elastic support means closer to the piston is larger than that of the elastic support means on the far side, the support rigidity of the elastic support means closer to the piston is more reliable than the elastic support means on the far side. Is set higher. Further, since the number of the leaf springs of the two elastic support means is equal, the setting of the support rigidity becomes easy.

【0016】請求項5記載の発明は、請求項1、2、3
又は4記載の往復動式冷凍機において、図1に示すよう
に、ピストン(9)を、圧縮機(100)においてシリ
ンダ(5)内に圧縮室(11)を区画形成するものとす
る。
The invention according to claim 5 is the invention according to claims 1, 2, and 3
Alternatively, in the reciprocating refrigerator described in 4, the piston (9) defines the compression chamber (11) in the cylinder (5) of the compressor (100) as shown in FIG.

【0017】一般に、圧縮機(100)のピストン
(9)の径方向へのぶれは該ピストンの磨耗の大きな要
因となり、そのぶれをできるかぎり小さくすることが要
求されている。よって、上記請求項5記載の発明によれ
ば、請求項1、2、3又は4記載の発明の効果的な利用
を図ることができる。
Generally, radial displacement of the piston (9) of the compressor (100) is a major cause of wear of the piston, and it is required that the displacement be as small as possible. Therefore, according to the invention described in claim 5, the invention described in claim 1, 2, 3, or 4 can be effectively used.

【0018】請求項6記載の発明は、請求項1、2、3
又は4記載の往復動式冷凍機において、図1に示すよう
に、ピストンを、膨張機(200)においてシリンダ
(35)内に膨張室(36)を区画形成するディスプレ
ーサ(40)とする。このようにすることで、請求項5
記載の発明と同様の作用効果が得られる。
The invention according to claim 6 is the invention according to claims 1, 2, 3
Alternatively, in the reciprocating refrigerator described in 4, the piston is a displacer (40) that defines an expansion chamber (36) in a cylinder (35) in the expander (200), as shown in FIG. By doing so, claim 5
The same operation and effect as those of the described invention can be obtained.

【0019】[0019]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基いて説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0020】図1は、本発明の実施形態に係る往復動式
冷凍機としてのスターリング冷凍機を概略的に示し、こ
の冷凍機は、冷媒ガスを圧縮する圧縮機(100)と、
この圧縮機(100)から吐出された冷媒ガスを膨張さ
せる膨張機(200)とを組み合わせたものである。
FIG. 1 schematically shows a Stirling refrigerator as a reciprocating refrigerator according to an embodiment of the present invention. The refrigerator comprises a compressor (100) for compressing refrigerant gas,
This is a combination with an expander (200) for expanding the refrigerant gas discharged from the compressor (100).

【0021】上記圧縮機(100)は図で左右方向(水
平方向)に延びる密閉円筒状のケーシング(1)を有
し、このケーシング(1)は、円筒壁部(1a)と、こ
の円筒壁部(1a)の両端開口部を気密状に閉塞する円
板壁部(1b),(1b)とからなる。上記ケーシング
(1)の左側の円板壁部(1b)には、両端が開放され
た左右方向に延びる円筒状のシリンダ(5)が円筒壁部
(1a)と同心状に取付固定されている。
The compressor (100) has a closed cylindrical casing (1) extending in the left-right direction (horizontal direction) in the figure, and the casing (1) includes a cylindrical wall portion (1a) and a cylindrical wall portion (1a). Disc wall portions (1b) and (1b) for hermetically closing the openings at both ends of the portion (1a). A cylindrical cylinder (5) having both ends opened and extending in the left-right direction is mounted and fixed concentrically to the cylindrical wall (1a) on the left disk wall (1b) of the casing (1).

【0022】上記シリンダ(5)内には円筒状のピスト
ン(9)が摺動可能に嵌装されており、このピストン
(9)によりシリンダ(5)内に圧縮室(11)が区画
形成されている。上記ケーシング(1)における左側の
円板壁部(1b)の略中心部には、上記圧縮室(11)
に連通する貫通孔(13)が形成され、この貫通孔(1
3)には結合配管(14)の一端部が連結されている。
A cylindrical piston (9) is slidably fitted in the cylinder (5), and the piston (9) defines a compression chamber (11) in the cylinder (5). ing. The compression chamber (11) is provided substantially at the center of the left disk wall (1b) in the casing (1).
A through hole (13) communicating with the through hole (1) is formed.
One end of the connecting pipe (14) is connected to 3).

【0023】上記ピストン(9)は、ケーシング(1)
の円筒壁部(1a)と同心状に左右方向に延びる支持軸
(15)を介してこのピストン(9)を左右方向に往復
駆動する駆動源としてのリニアモータ(16)に駆動連
結されている。すなわち、このリニアモータ(16)
は、上記ケーシング(1)の円筒壁部(1a)の内周面
に取付固定された純鉄からなる円筒状のヨーク(17)
を有し、このヨーク(17)の右側端面に設けたリング
状凹陥部(17a)内の外周側の側面には環状の永久磁
石(18)が固定されており、この磁石(18)により
純鉄からなるヨーク(17)を継鉄として上記凹陥部
(17a)内に所定強度の磁界を発生させるようにして
いる。
The piston (9) is provided in the casing (1).
The piston (9) is drivingly connected to a linear motor (16) as a driving source for reciprocatingly driving the piston (9) in the left-right direction via a support shaft (15) extending in the left-right direction concentrically with the cylindrical wall portion (1a). . That is, the linear motor (16)
Is a cylindrical yoke (17) made of pure iron fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical wall (1a) of the casing (1).
An annular permanent magnet (18) is fixed to the outer peripheral side surface in the ring-shaped recess (17a) provided on the right end surface of the yoke (17). The yoke (17) made of iron is used as a yoke to generate a magnetic field of a predetermined strength in the recess (17a).

【0024】そして、上記支持軸(15)の右端側には
有底筒状のボビン(19)が一体に連結され、このボビ
ン(19)の円筒部(19a)は上記凹陥部(17a)
内で左右方向に往復動可能に配置されている。上記ボビ
ン(19)の円筒部(19a)の外周面には、上記磁石
(18)と対向した位置に電磁コイル(20)が巻回さ
れている。このリニアモータ(16)の電磁コイル(2
0)に所定周波数の交流を通電することにより、ピスト
ン(9)を後述の弾性支持手段(3a),(3b)にお
ける板ばね(31),(31),…のばね定数等により
決まる周期で往復動させて、圧縮室(11)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。このこと
で、上記ピストン(9)、支持軸(15)、ボビン(1
9)及び電磁コイル(20)は、圧縮機(100)内に
おいて一体で略水平方向に往復動する圧縮機(100)
の可動体(22)を構成していることになる。
A cylindrical bobbin (19) having a bottom is integrally connected to the right end side of the support shaft (15), and the cylindrical portion (19a) of the bobbin (19) has the concave portion (17a).
It is arranged so as to be able to reciprocate in the left-right direction. An electromagnetic coil (20) is wound around the outer peripheral surface of the cylindrical portion (19a) of the bobbin (19) at a position facing the magnet (18). The electromagnetic coil (2) of this linear motor (16)
By passing an alternating current of a predetermined frequency through 0), the piston (9) is caused to move at a period determined by the spring constant of the leaf springs (31), (31),... In the elastic support means (3a), (3b) described later. It is configured to reciprocate to generate a gas pressure of a predetermined cycle in the compression chamber (11). Thus, the piston (9), the support shaft (15), and the bobbin (1)
9) and the electromagnetic coil (20) are integrally reciprocated in the compressor (100) substantially horizontally in the compressor (100).
Of the movable body (22).

【0025】上記支持軸(15)においてその左右両端
側つまり上記リニアモータ(16)を挟んで水平方向に
離れた2箇所には、それぞれ4枚及び3枚の略円板状の
板ばね(31),(31),…が配置固定されて一対の
弾性支持手段(3a,3b)を構成している。上記各板
ばね(31)は、その外周部において上記ケーシング
(1)の円筒壁部(1a)内周面にも固定されている。
また、上記各板ばね(31)は、図2に示すように、3
つの略渦巻状のスリット孔(31a),(31a)…が
円周方向に略等間隔に形成されている。このことで、こ
の各板ばね(31)は、その各板ばね(31)の径方向
の剛性が高くて該径方向の変形が殆どない一方、その各
板ばね(31)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、上記可動体(22)を略
水平方向に往復動可能にかつ該可動体(22)の往復動
方向と垂直な方向に移動不能に弾性支持するようになっ
ている。尚、上記各板ばね(31)の各スリット孔(3
1a)の両端部は、応力集中を緩和させるためにそれぞ
れ円形状とされている。また、図2中、(31b)は、
上記支持軸(15)に嵌合させて固定するための貫通孔
である。
At the left and right ends of the support shaft (15), that is, at two places horizontally separated by the linear motor (16), four and three substantially disc-shaped leaf springs (31) are provided, respectively. ), (31), ... are arranged and fixed to form a pair of elastic support means (3a, 3b). Each of the leaf springs (31) is also fixed to the inner peripheral surface of the cylindrical wall (1a) of the casing (1) at the outer peripheral portion.
Further, as shown in FIG.
.. Are formed at substantially equal intervals in the circumferential direction. Thus, each of the leaf springs (31) has high rigidity in the radial direction of each of the leaf springs (31) and hardly deforms in the radial direction. The movable body (22) is elastically supported so as to be able to reciprocate substantially horizontally and immovably in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22). It has become. In addition, each slit hole (3
Both end portions of 1a) are circular in order to reduce stress concentration. In FIG. 2, (31b) is
A through hole for fitting and fixing to the support shaft (15).

【0026】さらに、上記支持軸(15)の右側端部に
はバランスウエイト(62)が設けられ、このバランス
ウエイト(62)は圧縮機(100)の可動体(22)
の一部を構成している。上記バランスウエイト(62)
は、上記可動体(22)の重心位置(G1 )を、該可動
体(22)を弾性支持する一対の弾性支持手段(3
a),(3b)の中央位置(H1 )よりも右側にオフセ
ットさせるためのものである。この各弾性支持手段(3
a),(3b)を構成する板ばね(31),(31),
…の枚数と、上記可動体(22)の重心位置(22)と
は、ピストン(9)が設けられた部位における可動体
(22)のぶれを低減させるよう後述の如く所定の値に
設定されている。
Further, a balance weight (62) is provided at the right end of the support shaft (15), and the balance weight (62) is a movable body (22) of the compressor (100).
Is part of. The above balance weight (62)
Is a pair of elastic support means (3) for elastically supporting the position of the center of gravity (G1) of the movable body (22).
This is for offsetting to the right of the center position (H1) of a) and (3b). Each of these elastic support means (3
a), (3b), leaf springs (31), (31),
And the position of the center of gravity (22) of the movable body (22) are set to predetermined values as described later so as to reduce the movement of the movable body (22) at a portion where the piston (9) is provided. ing.

【0027】以下に、本発明の特徴部分である、可動体
(22)の重心位置(G1 )及び弾性支持手段(3
a),(3b)の板ばね(31)の枚数の設定につい
て、図3に基づいて説明する。
The position of the center of gravity (G1) of the movable body (22) and the elastic support means (3) which are characteristic parts of the present invention will be described below.
The setting of the number of leaf springs (31) in (a) and (3b) will be described with reference to FIG.

【0028】図3は、上記可動体(22)の支持構造を
示した模式図であり、同図において、可動体(22)
は、互いに水平方向に離れた2箇所に配置された一対の
弾性支持手段(3a),(3b)により、重心位置(G
1 )に作用する重力(Fg)に抗して弾性支持されてい
る。そして、リニアモータ(16)により略水平方向に
往復動される可動体(22)の、ピストン(9)の配設
位置に相当する先端部(Tip)における上下方向の最
大ぶれ量(Tip Deflection)は、以下の式(1)及び式
(2)により求められる。すなわち、 Tip Deflection = {(E/D)[1-C(A/B)/(D-C)]+1}(1-C/D)(Fg/A) …式(1) A = N1 ×kr , B = N2 ×kr …式(2) 但し、 A,B :左右の各弾性支持手段による支持剛性 kr :板ばねのばね定数 N1,N2 :板ばねの枚数 C :左側の弾性支持手段から重心位置までの距離 D :弾性支持手段相互の距離 E :左側の弾性支持手段から先端部までの距離 F :可動体の重量 g :重力加速度 ここで、可動体(22)の重量(F)、板ばねのばね定
数(kr)、弾性支持手段(3a,3b)相互の距離
(D)、及び、左側の弾性支持手段(3a)から先端部
(Tip)までの距離(E)を実際の値に基づいて設定
し、その上で左右の各弾性支持手段(3a),(3b)
における板ばねの枚数(N1 ),(N2 )と、左側の弾
性支持手段(3a)から重心位置(G1 )までの距離
(C)とを種々変更したときの、上記先端部(Tip)
の最大ぶれ量を、上記式(1)及び式(2)に基づいて
計算する。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a support structure for the movable body (22). In FIG.
Is located at the position of the center of gravity (G) by a pair of elastic support means (3a) and (3b) arranged at two places separated from each other in the horizontal direction.
It is elastically supported against gravity (Fg) acting on 1). The movable body (22) reciprocated in a substantially horizontal direction by the linear motor (16) has a maximum vertical displacement (Tip Deflection) at a tip (Tip) corresponding to a position where the piston (9) is disposed. Is obtained by the following equations (1) and (2). That is, Tip Deflection = {(E / D) [1-C (A / B) / (DC)] + 1} (1-C / D) (Fg / A) Equation (1) A = N1 × kr , B = N2 × kr ... Equation (2) where A, B: the supporting rigidity of the left and right elastic support means kr: the spring constant of the leaf spring N1, N2: the number of leaf springs C: the center of gravity from the left elastic support means Distance to position D: Distance between elastic support means E: Distance from left elastic support means to tip F: Weight of movable body g: Gravitational acceleration Here, weight (F) of movable body (22), plate The spring constant (kr) of the spring, the distance (D) between the elastic support means (3a, 3b), and the distance (E) from the left elastic support means (3a) to the tip (Tip) are set to actual values. And the left and right elastic support means (3a), (3b)
When the number (N1) and (N2) of leaf springs and the distance (C) from the left elastic support means (3a) to the center of gravity (G1) are variously changed.
Is calculated based on the above equations (1) and (2).

【0029】具体的には、 F = 0.35kg 、 kr = 100N/m
m 、 D = 70mm 、と設定した上で、圧縮機(100)に
おけるピストン(9)の先端部(図1における左側端
部)の最大ぶれ量を求めるには、 E = 30mm とすれば
よく、この場合、上記ピストン(9)先端部の最大ぶれ
量は表1のように求められる。また、上記ピストン
(9)の基端部(図1における右側端部)の最大ぶれ量
を求めるには、 E = 20mmとすればよく、これにより、
上記ピストン(9)基端部の最大ぶれ量は表2のように
求められる。
Specifically, F = 0.35 kg, kr = 100 N / m
After setting m and D = 70 mm, the maximum displacement of the tip (left end in FIG. 1) of the piston (9) in the compressor (100) may be set to E = 30 mm. In this case, the maximum displacement of the tip of the piston (9) is obtained as shown in Table 1. Further, in order to obtain the maximum shake amount of the base end (the right end in FIG. 1) of the piston (9), E = 20 mm may be set.
The maximum displacement of the base end of the piston (9) is obtained as shown in Table 2.

【0030】なお、以下の表1及び表2では、先端部
(Tip)の下向きのぶれ量を正の値としかつ上向きの
ぶれ量を負の値としている。また、表1の右端の列に
は、上記先端部(Tip)のぶれ量が零になるときの、
左側の弾性支持手段(3a)から重心位置(G1 )まで
の距離(C)を示しており、これは上記式(1)及び式
(2)に基づいて計算されるものである。
In Tables 1 and 2 below, the downward blur amount of the tip portion (Tip) is a positive value and the upward blur amount is a negative value. In addition, the rightmost column of Table 1 shows that when the amount of blur at the tip (Tip) becomes zero,
The distance (C) from the left elastic support means (3a) to the position of the center of gravity (G1) is shown, and is calculated based on the above equations (1) and (2).

【0031】[0031]

【表1】 ピストン先端部のぶれ量(単位:ミクロン) [Table 1] Deflection amount of piston tip (unit: micron)

【0032】[0032]

【表2】 ピストン基端部のぶれ量(単位:ミクロン) [Table 2] Deflection amount of piston base end (unit: microns)

【0033】そして、可動体(22)の重心位置(G1
)及び板ばね(31)の枚数は、上記表1及び表2に
基づいて、ピストン(9)の先端部及び基端部のぶれ量
が共に1ミクロン以下になるように設定する。すなわ
ち、上記可動体(22)の重心位置(G1 )を、左右一
対の弾性支持手段(3a),(3b)の中央位置(H1
)(C=35mm)よりも右寄りにオフセットさせて設定す
るとともに、上記左側の弾性支持手段(3a)による支
持剛性を右側の弾性支持手段(3b)よりも大に設定す
る。このことで、上記可動体(22)が水平方向に往復
動されるときの、この往復動に伴う可動体(22)の上
下方向のぶれ量を該可動体(22)の左側(ピストン
(9)が設けられている側)で相対的に小さくさせるこ
とができ、支持剛性を過度に高めることなく上記ピスト
ン(9)の先端部及び基端部のぶれ量を共に1ミクロン
以下にすることができる。
Then, the position of the center of gravity of the movable body (22) (G1
) And the number of leaf springs (31) are set based on Tables 1 and 2 so that both the tip and base of the piston (9) have a displacement of 1 micron or less. That is, the position of the center of gravity (G1) of the movable body (22) is set to the center position (H1) of the pair of left and right elastic support means (3a) and (3b).
) (C = 35 mm) is offset to the right, and the support rigidity of the left elastic support means (3a) is set to be larger than that of the right elastic support means (3b). Accordingly, when the movable body (22) is reciprocated in the horizontal direction, the amount of vertical movement of the movable body (22) caused by the reciprocation is reduced by the left side of the movable body (22) (the piston (9) ) Can be made relatively small on both sides, and the displacement of both the distal end and the proximal end of the piston (9) can be reduced to 1 micron or less without excessively increasing the support rigidity. it can.

【0034】具体的には、上記圧縮機(100)におい
ては、N1 =4、N2 =3、C = 50mmと設定されてお
り、この場合、ピストン先端部のぶれ量は零になり、か
つ、ピストン基端部のぶれ量は0.82ミクロンにな
る。ここで、仮に板ばね(31)の枚数を上記圧縮機
(100)と同様にN1 =4、N2 =3と設定する一
方、可動体(22)の重心位置(G1 )を中央位置(H
1 )に設定したとすれば、表1及び表2より、ピストン
先端部のぶれ量は3.68ミクロンになり、ピストン基
端部のぶれ量は3.88ミクロンになってしまう。ま
た、仮に可動体(22)の重心位置(G1 )を上記圧縮
機(100)と同様に設定(c=50mm)する一方、板ばね
(31)の枚数をN1 =4、N2 =4と同数に設定した
とすれば、表1及び表2より、ピストン先端部のぶれ量
は0.88ミクロンになるものの、ピストン基端部のぶ
れ量は1.40ミクロンになってしまう。つまり、上記
圧縮機(100)においては、可動体(22)の重心位
置(G1 )のオフセット設定と、弾性支持手段(3
a),(3b)による支持剛性の設定とにより、ピスト
ン(9)の先端部及び基端部のぶれ量を低減させて1ミ
クロン以下にさせている。
Specifically, in the compressor (100), N1 = 4, N2 = 3, and C = 50 mm. In this case, the amount of displacement of the tip of the piston becomes zero, and The displacement of the piston proximal end is 0.82 microns. Here, suppose that the number of leaf springs (31) is set to N1 = 4 and N2 = 3 similarly to the compressor (100), while the center of gravity (G1) of the movable body (22) is set to the center position (H).
If it is set to 1), from Tables 1 and 2, the amount of displacement at the piston tip is 3.68 microns and the amount of displacement at the piston proximal end is 3.88 microns. Also, while the position of the center of gravity (G1) of the movable body (22) is set (c = 50 mm) in the same manner as the compressor (100), the number of leaf springs (31) is the same as N1 = 4 and N2 = 4. According to Tables 1 and 2, the displacement of the piston tip is 0.88 microns, but the displacement of the piston base is 1.40 microns. That is, in the compressor (100), the offset setting of the center of gravity (G1) of the movable body (22) and the elastic support means (3
By setting the support stiffness according to (a) and (3b), the displacement of the distal end and the proximal end of the piston (9) is reduced to 1 micron or less.

【0035】一方、上記膨張機(200)(図1参照)
は、円筒状シリンダ(35)を有し、このシリンダ(3
5)内には、このシリンダ(35)内空間を膨張室(3
6)と作動室(37)とに区画形成するディスプレーサ
(40)が左右方向に往復動自在に嵌装されている。こ
のディスプレーサ(40)は、内部に金属製蓄冷材を充
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(36)及び作動室(37)にそれぞれ連通さ
れている。そして、膨張室(36)で膨張した低温の冷
媒ガスが作動室(37)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(37)から膨張室(3
6)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。
On the other hand, the expander (200) (see FIG. 1)
Has a cylindrical cylinder (35), and this cylinder (3)
Inside the cylinder (35), the expansion chamber (3)
A displacer (40), which is formed into a compartment 6) and a working chamber (37), is fitted so as to be able to reciprocate in the left-right direction. The displacer (40) has a metal regenerator filled therein, and the space filled with the regenerator communicates with the expansion chamber (36) and the working chamber (37), respectively. When the low-temperature refrigerant gas expanded in the expansion chamber (36) goes to the working chamber (37), the refrigerant gas cools the cold storage material and stores cold heat in the cold storage material.
Conversely, the normal-temperature refrigerant gas flows from the working chamber (37) to the expansion chamber (3).
When going to 6), the refrigerant gas is cooled by the cold storage material.

【0036】上記シリンダ(35)の基端部(図1の右
側端部)の近傍には、上記作動室(37)に連通する貫
通孔(43)が形成され、この貫通孔(43)に上記結
合配管(14)の他端部が連結されている。このこと
で、上記作動室(37)は、結合配管(14)を介して
圧縮機(100)の圧縮室(11)と接続され、圧縮機
(100)からの冷媒ガス圧により上記ディスプレーサ
(40)を往復動させて冷媒ガスを膨張室(36)で膨
張させることにより、シリンダ(35)先端のコールド
ヘッド(44)に寒冷を発生させるようになされてい
る。
A through hole (43) communicating with the working chamber (37) is formed near the base end (the right end in FIG. 1) of the cylinder (35). The other end of the coupling pipe (14) is connected. Thus, the working chamber (37) is connected to the compression chamber (11) of the compressor (100) via the connection pipe (14), and the displacer (40) is connected by the refrigerant gas pressure from the compressor (100). ) Is reciprocated to expand the refrigerant gas in the expansion chamber (36), thereby generating cold in the cold head (44) at the tip of the cylinder (35).

【0037】上記シリンダ(35)の基端には、上記圧
縮機(100)のケーシング(1)と同様に、円筒壁部
(51a)と2つの円板壁部(51b),(51b)と
からなる左右方向に延びる密閉円筒状のケーシング(5
1)が取付固定されている。このケーシング(51)内
には、上記ディスプレーサ(40)に一体に取付固定し
た支持軸(55)が上記円筒壁部(51a)と同心状に
左右方向に延びるように設けられている。つまり、上記
ディスプレーサ(40)及び支持軸(55)は、膨張機
(200)内において一体で略水平方向に往復動する膨
張機(200)の可動体(22)を構成している。この
支持軸(55)は、上記ケーシング(51)の左側の円
板壁部(51b)を貫通しており、この円板壁部(51
b)の支持軸(55)が貫通する箇所にはシール部材
(57)が設けられ、このシール部材(57)により上
記作動室(37)から冷媒がケーシング(51)内に漏
れないようにシールがなされている。
At the base end of the cylinder (35), like the casing (1) of the compressor (100), a cylindrical wall (51a) and two disk walls (51b) and (51b) are formed. A closed cylindrical casing (5
1) is fixedly mounted. In the casing (51), a support shaft (55) integrally fixed to the displacer (40) is provided so as to extend in the left-right direction concentrically with the cylindrical wall portion (51a). That is, the displacer (40) and the support shaft (55) constitute a movable body (22) of the expander (200) that reciprocates substantially horizontally in the expander (200). The support shaft (55) penetrates through the disk wall (51b) on the left side of the casing (51).
A seal member (57) is provided at a position where the support shaft (55) of (b) penetrates, and the seal member (57) seals the refrigerant so that refrigerant does not leak from the working chamber (37) into the casing (51). Has been made.

【0038】上記支持軸(55)においてケーシング
(51)内における水平方向に離れた2箇所には、それ
ぞれ3枚の板ばね(31),(31),(31)により
構成された1対の弾性支持手段(3b),(3b)が配
置固定され、この各弾性支持手段(3b)により膨張機
(200)の可動体(22)が略水平方向に往復動可能
にかつ該可動体(22)の往復動方向と垂直な上下方向
に移動不能に弾性支持されている。また、上記支持軸
(55)の右側端には、膨張機(200)の可動体(2
2)の一部を構成するバランスウエイト(63)が設け
られ、このバランスウエイト(63)により、上記膨張
機(200)の可動体(22)の重心位置(G2 )が、
圧縮機(100)と同様、上記一対の弾性支持手段(3
b),(3b)の中央位置(H2 )よりも右側にオフセ
ットされている。
A pair of three leaf springs (31), (31), (31) are provided at two horizontally separated positions in the casing (51) of the support shaft (55). The elastic support means (3b) and (3b) are arranged and fixed, and the movable body (22) of the expander (200) can reciprocate in a substantially horizontal direction by the respective elastic support means (3b). ) Is elastically supported so as to be immovable in the vertical direction perpendicular to the reciprocating direction. The movable body (2) of the expander (200) is provided at the right end of the support shaft (55).
A balance weight (63) that constitutes a part of 2) is provided, and by this balance weight (63), the center of gravity position (G2) of the movable body (22) of the expander (200) is
Similar to the compressor (100), the pair of elastic support means (3
b) and (3b) are offset to the right of the center position (H2).

【0039】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伴
い、圧縮機(100)におけるリニアモータ(16)の
電磁コイル(20)に所定周波数の交流電源が通電され
る。この通電に伴い、磁石(18)により発生する磁界
との作用により圧縮機(100)の可動体(22)が圧
縮機(100)の各板ばね(31)の中心部を左右方向
に変形させながら中立位置から往復動し、そのピストン
(9)の往復動により圧縮室(11)の容積が増減変化
し、圧縮室(11)内に所定周期の圧力波が生じる。こ
の圧縮室(11)は結合配管(14)を介して膨張機
(200)に連通しているため、圧縮室(11)の圧力
が高くなったときには、加圧された冷媒ガスが作動室
(37)に供給されて該作動室(37)内の圧力が高く
なる。この圧力の上昇により作動室(37)と膨張室
(36)との間に圧力差が生じ、この圧力差によってデ
ィスプレーサ(40)が膨張機(200)の各板ばね
(31)の中心部を左側に変形させながらシリンダ(3
5)先端側に移動する。この作動室(37)はディスプ
レーサ(40)内の空間を介して膨張室(36)に連通
しているので、次の段階では作動室(37)のガスがデ
ィスプレーサ(40)内を通って蓄冷材により冷却され
ながら膨張室(36)に流れ、両室(36),(37)
の差圧がなくなり、ディスプレーサ(40)は膨張機
(200)の各板ばね(31)の復元力によりシリンダ
(35)基端側に移動して元の位置に戻る。
The operation of the above-structured Stirling refrigerator will be described. First, with the start of the operation of the refrigerator, an AC power supply having a predetermined frequency is supplied to the electromagnetic coil (20) of the linear motor (16) in the compressor (100). With this energization, the movable body (22) of the compressor (100) deforms the center of each leaf spring (31) of the compressor (100) in the left-right direction by the action of the magnetic field generated by the magnet (18). While the piston (9) reciprocates from the neutral position, the volume of the compression chamber (11) increases or decreases due to the reciprocation of the piston (9), and a pressure wave of a predetermined cycle is generated in the compression chamber (11). Since the compression chamber (11) communicates with the expander (200) through the connection pipe (14), when the pressure of the compression chamber (11) increases, the pressurized refrigerant gas is supplied to the working chamber ( 37) to increase the pressure in the working chamber (37). This increase in pressure causes a pressure difference between the working chamber (37) and the expansion chamber (36), and this pressure difference causes the displacer (40) to move the center of each leaf spring (31) of the expander (200). Cylinder (3
5) Move to the tip side. Since the working chamber (37) communicates with the expansion chamber (36) via the space in the displacer (40), in the next stage, the gas in the working chamber (37) passes through the displacer (40) and cools. It flows into the expansion chamber (36) while being cooled by the material, and both chambers (36) and (37)
, The displacer (40) moves toward the base end of the cylinder (35) by the restoring force of each leaf spring (31) of the expander (200) and returns to the original position.

【0040】この後、直ちに、圧縮機(100)のピス
トン(9)が後退して圧縮室(11)の圧力が低下す
る。このため、作動室(37)内の冷媒ガスが結合配管
(14)を介して圧縮室(11)に戻り、作動室(3
7)内の圧力が膨張室(36)よりも低下する。この作
動室(37)と膨張室(36)との圧力差によってディ
スプレーサ(40)が今度は膨張機(200)の各板ば
ね(31)の中心部を右側に変形させながらシリンダ
(35)基端側に移動し、膨張室(36)内の冷媒ガス
が断熱膨張して寒冷が発生する。次の段階では上記膨張
後のガスが膨張室(36)からディスプレーサ(40)
内を蓄冷材に冷熱を与えながら作動室(37)に流れ、
両室(36),(37)の差圧がなくなり、ディスプレ
ーサ(40)は膨張機(200)の各板ばね(31)の
復元力によりシリンダ(35)先端側に移動して元の位
置に戻る。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(35)先端の
コールドヘッド(44)が徐々に極低温レベルまで冷却
される。
Thereafter, immediately, the piston (9) of the compressor (100) retreats and the pressure in the compression chamber (11) decreases. For this reason, the refrigerant gas in the working chamber (37) returns to the compression chamber (11) via the connection pipe (14), and the working chamber (3)
7) The pressure inside is lower than that of the expansion chamber (36). Due to the pressure difference between the working chamber (37) and the expansion chamber (36), the displacer (40) moves the center of each leaf spring (31) of the expander (200) to the right while deforming the center of the cylinder (35). The refrigerant gas moves to the end side, and the refrigerant gas in the expansion chamber (36) is adiabatically expanded to generate cold. In the next stage, the expanded gas is supplied from the expansion chamber (36) to the displacer (40).
It flows into the working chamber (37) while giving cold heat to the cold storage material,
The differential pressure between the two chambers (36) and (37) disappears, and the displacer (40) moves toward the tip of the cylinder (35) by the restoring force of each leaf spring (31) of the expander (200) and returns to the original position. Return. One cycle is completed as described above, and thereafter, by repeating the same cycle, the cold head (44) at the tip of the cylinder (35) is gradually cooled to the cryogenic temperature.

【0041】したがって、この実施形態では、圧縮機
(100)の可動体(22)の重心位置(G1 )が、左
右一対の弾性支持手段(3a),(3b)の中央位置
(H1 )よりも右寄りにオフセットされて、上記可動体
(22)が左右方向に往復動されるときの上下方向のぶ
れ量が、該可動体(22)の左端側(ピストン(9)が
設けられている側)で相対的に小さくなるようになされ
ている。加えて、上記可動体(22)を支持する左側の
弾性支持手段(3a)による支持剛性が右側の弾性支持
手段(3b)よりも大に設定されて、上記可動体(2
2)の左端側でのぶれ量は一層小さくなるようになされ
ている。このことで、上記圧縮機(100)において
は、ピストン(9)のぶれ量を先端部及び基端部の両方
で1ミクロン以下にすることができ、従って、ピストン
(9)の磨耗を低減させて圧縮機(100)の長寿命化
を図ることができる。
Therefore, in this embodiment, the position of the center of gravity (G1) of the movable body (22) of the compressor (100) is higher than the center position (H1) of the pair of left and right elastic support means (3a) and (3b). When the movable body (22) is reciprocated in the left-right direction while being offset to the right, the amount of vertical displacement is the left end side of the movable body (22) (the side on which the piston (9) is provided). Is relatively small. In addition, the support rigidity of the left elastic support means (3a) for supporting the movable body (22) is set larger than that of the right elastic support means (3b), and the movable body (2
The blur amount on the left end side in 2) is further reduced. As a result, in the compressor (100), the amount of displacement of the piston (9) can be reduced to 1 micron or less at both the distal end portion and the proximal end portion, and therefore, the wear of the piston (9) can be reduced. Thus, the life of the compressor (100) can be extended.

【0042】その際、弾性支持手段(3a),(3b)
の剛性を過度に高める必要がないため、可動体(22)
の左右方向の動作を阻害することがなく、圧縮機(10
0)におけるピストン(9)の往復動のストロークや往
復動の周期等を、比較的自由に設定することができる。
また、表1及び表2に基づいて、可動体(22)の重心
位置(G1 )と、弾性支持手段(3a,3b)の支持剛
性とをそれぞれ所定の関係の範囲内で種々設定すること
ができるため、例えばリニアモータ(16)の配置等に
応じて弾性支持手段(3a),(3b)の配置や板ばね
(31)の枚数等を変更することができる。このこと
で、設計の自由度の向上が図られる。
At this time, the elastic support means (3a), (3b)
Since it is not necessary to excessively increase the rigidity of the movable body (22)
Of the compressor (10
The stroke of the reciprocating motion of the piston (9) in 0), the cycle of the reciprocating motion, and the like can be set relatively freely.
Also, based on Tables 1 and 2, it is possible to variously set the center of gravity (G1) of the movable body (22) and the support rigidity of the elastic support means (3a, 3b) within a predetermined relationship. Therefore, the arrangement of the elastic support means (3a) and (3b) and the number of leaf springs (31) can be changed according to the arrangement of the linear motor (16). As a result, the degree of freedom in design is improved.

【0043】<他の実施形態>なお、本発明は上記実施
形態に限定されるものではなく、その他種々の実施形態
を包含するものである。すなわち、上記実施形態では、
左右一対の弾性支持手段(3a),(3b)における板
ばね(31)の枚数を、それぞれ4枚(N1 =4)及び
3枚(N2 =3)としているが、これに限らず、例えば
それぞれ5枚(N1 =5)及び3枚(N2 =3)として
もよい。この場合には、表1及び表2により、ピストン
(9)のぶれ量は先端部及び基端部でそれぞれ−0.7
0ミクロン及び0.19ミクロンになる。すなわち、上
記弾性支持手段(3a),(3b)の板ばね(31)の
枚数は、表1及び表2に基づいて種々設定することが可
能であり、その際、上記表1及び表2に基づいて、ピス
トン(9)の先端部及び基端部のぶれ量が両方ともに1
ミクロン以下になるように重心位置(G1 )を設定すれ
ばよい。
<Other Embodiments> The present invention is not limited to the above-described embodiments, but includes various other embodiments. That is, in the above embodiment,
The number of leaf springs (31) in the pair of left and right elastic support means (3a) and (3b) is set to four (N1 = 4) and three (N2 = 3), respectively. Five (N1 = 5) and three (N2 = 3) sheets may be used. In this case, according to Tables 1 and 2, the amount of displacement of the piston (9) was -0.7 at the distal end and the proximal end, respectively.
0 microns and 0.19 microns. That is, the number of leaf springs (31) of the elastic support means (3a) and (3b) can be variously set based on Tables 1 and 2. On the basis of this, the amount of displacement of both the distal end and the proximal end of the piston (9) is 1
The position of the center of gravity (G1) may be set so as to be smaller than a micron.

【0044】上記実施形態では、ピストン(9)に近い
左側の弾性支持手段(3a)による支持剛性を右側の弾
性支持手段(3b)よりも大とし、かつ、可動体(2
2)の重心位置(G1 )を、上記ピストン(9)から遠
い右側の弾性支持手段(3b)寄りにオフセットさせる
ようにしているが、これに限らず、例えば上記左側の弾
性支持手段(3a)による支持剛性を右側の弾性支持手
段(3b)よりも大きくするだけでもよく、また、上記
可動体(22)の重心位置(G1 )をオフセットさせる
だけでもよい。
In the above embodiment, the support rigidity of the left elastic support means (3a) close to the piston (9) is larger than that of the right elastic support means (3b), and the movable body (2
The position (G1) of the center of gravity of (2) is offset toward the right elastic support means (3b) far from the piston (9), but is not limited to this, for example, the left elastic support means (3a). May be made larger than the elastic support means (3b) on the right side, or the center of gravity (G1) of the movable body (22) may be simply offset.

【0045】上記実施形態では、ピストン(9)に近い
左側の弾性支持手段(3a)による支持剛性を右側の弾
性支持手段(3b)よりも大きくするために、上記左側
の弾性支持手段(3a)の板ばね(31)の枚数を右側
の弾性支持手段(3b)よりも多くしているが、これに
限らず、例えば、上記左側の弾性支持手段(3a)にば
ね定数の高い板ばねを用いるようにしてもよい。
In the above embodiment, the left elastic support means (3a), which is closer to the piston (9), has a higher rigidity than the right elastic support means (3b). Although the number of leaf springs (31) is greater than that of the right elastic support means (3b), the invention is not limited to this. For example, a leaf spring having a high spring constant is used for the left elastic support means (3a). You may do so.

【0046】上記実施形態では、本発明をスターリング
冷凍機の圧縮機(100)に適用しているが、これに限
らず、例えば上記スターリング冷凍機の膨張機(20
0)に適用してもよく、さらに、スターリング冷凍機以
外の往復動式冷凍機にも適用可能である。
In the above embodiment, the present invention is applied to the compressor (100) of the Stirling refrigerator. However, the present invention is not limited to this. For example, the expander (20) of the Stirling refrigerator may be used.
0), and can also be applied to reciprocating refrigerators other than the Stirling refrigerator.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1記載の発
明における往復動式冷凍機によれば、水平方向に離れた
2箇所に配置され、可動体を略水平方向に往復動可能に
かつ該可動体の往復動方向と垂直な方向に移動不能に弾
性支持する1対の弾性支持手段を備えた往復動式冷凍機
において、上記可動体の重心位置を一対の弾性支持手段
の間でピストンから遠い側の弾性支持手段寄りにオフセ
ットさせるようにした。このことで、弾性支持手段の支
持剛性を過度に高めることなく、ピストンが設けられた
部位における可動体のぶれを十分に低減させることがで
き、従って、設計の自由度を確保しつつ往復動式冷凍機
の長寿命化を図ることができる。
As described above, according to the reciprocating refrigerating machine of the first aspect of the present invention, the reciprocating refrigerating machine is disposed at two locations separated in the horizontal direction so that the movable body can reciprocate substantially horizontally. In a reciprocating refrigerator having a pair of elastic support means for elastically supporting the movable body so as to be immovable in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body, the position of the center of gravity of the movable body is moved between the pair of elastic support means by a piston. The offset is made closer to the elastic supporting means farther from the side. As a result, without excessively increasing the support rigidity of the elastic support means, it is possible to sufficiently reduce the displacement of the movable body at the portion where the piston is provided, and therefore, it is possible to reciprocate the movable body while ensuring the freedom of design. The life of the refrigerator can be extended.

【0048】請求項2記載の発明によれば、請求項1記
載の発明と同様の往復動式冷凍機において、ピストンに
近い側の弾性支持手段による支持剛性を遠い側の弾性支
持手段よりも大に設定したことで、上記請求項1記載の
発明と同様の効果を得ることができる。
According to the second aspect of the present invention, in the reciprocating refrigerator similar to the first aspect of the invention, the rigidity of the elastic support means closer to the piston is greater than that of the elastic support means farther away. By setting to, the same effects as those of the first aspect can be obtained.

【0049】請求項3記載の発明によれば、ピストンに
近い側の弾性支持手段に、遠い側の弾性支持手段よりも
多くの板ばねを用いたことで、上記ピストンに近い側の
弾性支持手段による支持剛性を遠い側の弾性支持手段よ
りも確実に大に設定することができる。また、全ての板
ばね(31)のばね定数が等しいので支持剛性の設定が
容易になる。
According to the third aspect of the invention, more leaf springs are used for the elastic support means closer to the piston than the elastic support means farther from the piston, so that the elastic support means closer to the piston is used. Can be reliably set to be larger than the elastic support means on the far side. Further, since the spring constants of all the leaf springs (31) are equal, the setting of the supporting rigidity is facilitated.

【0050】請求項4記載の発明によれば、ピストンに
近い側の弾性支持手段に、遠い側の弾性支持手段よりも
ばね定数の大きな板ばねを用いたことで、上記ピストン
に近い側の弾性支持手段による支持剛性を遠い側の弾性
支持手段よりも確実に大に設定することができる。ま
た、上記両弾性支持手段の板ばねの枚数が等しいので支
持剛性の設定が容易になる。
According to the fourth aspect of the present invention, a leaf spring having a larger spring constant than the distant elastic supporting means is used for the elastic supporting means closer to the piston, so that the elastic supporting means closer to the piston can be used. The supporting rigidity of the supporting means can be set to be reliably larger than that of the elastic supporting means on the far side. Further, since the number of leaf springs of the two elastic support means is equal, the setting of the support rigidity becomes easy.

【0051】請求項5記載の発明によれば、可動体は圧
縮機においてシリンダ内に圧縮室を区画形成するピスト
ンを有するようにした。また、請求項6の発明では、可
動体は膨張機においてシリンダ内に膨張室を区画形成す
るディスプレーサを有するようにした。したがって、こ
れらの発明によると、請求項1、2、3又は4の発明の
有効な利用を図ることができる。
According to the fifth aspect of the present invention, the movable body has a piston which defines a compression chamber in a cylinder in the compressor. Further, in the invention of claim 6, the movable body has a displacer for forming an expansion chamber in a cylinder in the expander. Therefore, according to these inventions, the inventions of claims 1, 2, 3, and 4 can be effectively used.

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

【図1】本発明の実施形態に係るスターリング冷凍機の
全体構成を示す概略断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating an entire configuration of a Stirling refrigerator according to an embodiment of the present invention.

【図2】板ばねを示す平面図である。FIG. 2 is a plan view showing a leaf spring.

【図3】圧縮機における可動体の支持構造を示す模式図
である。
FIG. 3 is a schematic diagram showing a support structure of a movable body in the compressor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

(3a),(3b) 弾性支持手段 (5) 圧縮機のシリンダ (9) 圧縮機のピストン (11) 圧縮室 (22) 可動体 (31) 板ばね (35) 膨張機のシリンダ (36) 膨張室 (40) ディスプレーサ (100) 圧縮機 (200) 膨張機 (G1) 可動体の重心位置 (3a), (3b) elastic support means (5) compressor cylinder (9) compressor piston (11) compression chamber (22) movable body (31) leaf spring (35) expander cylinder (36) expansion Room (40) Displacer (100) Compressor (200) Expander (G1) Position of center of gravity of movable body

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シリンダ(5)内に圧縮室(11)又
は膨張室を区画形成するピストン(9)を先端部に有す
る可動体(22)と、互いに水平方向に離れた2箇所に
配置され、それぞれ上記可動体(22)を略水平方向に
往復動可能にかつ該可動体(22)の往復動方向と垂直
な方向に移動不能に弾性支持するように少なくとも1枚
以上の板ばね(31)で構成された一対の弾性支持手段
(3a),(3b)とを備え、上記可動体(22)の往
復動により上記圧縮室(11)のガスを圧縮し又は膨張
室のガスを膨張させるようにした往復動式冷凍機であっ
て、 上記可動体(22)の重心位置(G1 )は、上記
両弾性支持手段(3a),(3b)間でかつピストン
(9)から遠い側の弾性支持手段(3b)寄りにオフセ
ットされていることを特徴とする往復動式冷凍機。
1. A movable body (22) having a piston (9) at a tip end thereof for defining a compression chamber (11) or an expansion chamber in a cylinder (5) and two movable parts horizontally separated from each other. At least one or more leaf springs (31) are provided so as to elastically support the movable body (22) reciprocally in a substantially horizontal direction and immovably in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22). ) And a pair of elastic support means (3a) and (3b), and the gas in the compression chamber (11) is compressed or the gas in the expansion chamber is expanded by the reciprocating motion of the movable body (22). The center of gravity (G1) of the movable body (22) is located between the two elastic support means (3a) and (3b) and is farther from the piston (9). It is characterized in that it is offset toward the support means (3b). Reciprocating refrigerator.
【請求項2】 シリンダ(5)内に圧縮室(11)又
は膨張室を区画形成するピストン(9)を先端部に有す
る可動体(22)と、互いに水平方向に離れた2箇所に
配置され、それぞれ上記可動体(22)を略水平方向に
往復動可能にかつ該可動体(22)の往復動方向と垂直
な方向に移動不能に弾性支持するように少なくとも1枚
以上の板ばね(31)で構成された一対の弾性支持手段
(3a),(3b)とを備え、上記可動体(22)の往
復動により上記圧縮室(11)のガスを圧縮し又は膨張
室のガスを膨張させるようにした往復動式冷凍機であっ
て、 上記ピストン(9)に近い側の弾性支持手段(3
a)による可動体(22)の往復動方向と垂直な方向の
支持剛性は、遠い側の弾性支持手段(3b)よりも大に
設定されていることを特徴とする往復動式冷凍機。
2. A movable body (22) having a piston (9) at its distal end defining a compression chamber (11) or an expansion chamber in a cylinder (5), and two movable parts horizontally separated from each other. At least one or more leaf springs (31) are provided so as to elastically support the movable body (22) reciprocally in a substantially horizontal direction and immovably in a direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22). ) And a pair of elastic support means (3a) and (3b), and the gas in the compression chamber (11) is compressed or the gas in the expansion chamber is expanded by the reciprocating motion of the movable body (22). The reciprocating refrigerator described above, wherein the elastic support means (3) on the side close to the piston (9)
The reciprocating refrigerator according to (a), wherein the rigidity of the movable body (22) in the direction perpendicular to the reciprocating direction of the movable body (22) is set larger than that of the elastic supporting means (3b) on the far side.
【請求項3】 請求項2において、 各弾性支持手段(3a),(3b)は、それぞれ同じば
ね定数を有する板ばね(31)で構成され、ピストン
(9)に近い側の弾性支持手段(3a)の板ばねの枚数
は遠い側の弾性支持手段(3b)よりも多いことを特徴
とする往復動式冷凍機。
3. The elastic support means (3a), (3b) according to claim 2, wherein each of the elastic support means (3a) and (3b) is constituted by a leaf spring (31) having the same spring constant, and the elastic support means (3) on the side close to the piston (9). The reciprocating refrigerator according to claim 3, wherein the number of leaf springs in (3a) is larger than that of the elastic support means (3b) on the far side.
【請求項4】 請求項2において、 各弾性支持手段は、それぞれ異なるバネ定数を有する同
じ枚数の板ばねで構成され、ピストンに近い側の弾性支
持手段の板ばねのばね定数は遠い側の弾性支持手段より
も大きいことを特徴とする往復動式冷凍機。
4. The elastic supporting means according to claim 2, wherein each elastic supporting means comprises the same number of leaf springs having different spring constants, and the spring constant of the elastic supporting means on the side closer to the piston has an elastic constant on the far side. A reciprocating refrigerator having a size larger than the support means.
【請求項5】 請求項1、2、3又は4記載の往復動
式冷凍機において、 ピストン(9)は、圧縮機(100)においてシリンダ
(5)内に圧縮室(11)を区画形成するものであるこ
とを特徴とする往復動式冷凍機。
5. The reciprocating refrigerator according to claim 1, wherein the piston (9) defines a compression chamber (11) in the cylinder (5) of the compressor (100). A reciprocating refrigerator.
【請求項6】 請求項1、2、3又は4記載の往復動
式冷凍機において、 ピストンは、膨張機(200)においてシリンダ(3
5)内に膨張室(36)を区画形成するディスプレーサ
(40)であることを特徴とする往復動式冷凍機。
6. The reciprocating refrigerating machine according to claim 1, wherein the piston is a cylinder (3) in the expander (200).
5) A reciprocating refrigerating machine characterized by being a displacer (40) defining an expansion chamber (36) therein.
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JP2006275352A (en) * 2005-03-28 2006-10-12 Aisin Seiki Co Ltd Pulse pipe-type heat storage engine
JP2008008561A (en) * 2006-06-29 2008-01-17 Twinbird Corp Stirling engine
KR20120005860A (en) * 2010-07-09 2012-01-17 엘지전자 주식회사 Linear compressor
JP2017520742A (en) * 2014-06-12 2017-07-27 レイセオン カンパニー Frequency-matched cryocooler scaling for low-cost, minimum-disturbance space cooling

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