JPS61252456A - スタ−リング形冷凍機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明はスターリングサイクルの冷凍作用に基ずくス
ターリング形冷凍機に関し、特にコンプレッサ部のシリ
ンダ室内側に対する駆動装置側からの潤滑油の漏洩を防
止するようにしたスターリング形冷凍機の改良に係るも
のである。

〔従来の技術〕

従来例によるこの種のスターリング形冷凍機。

こ〜ではスプリットスターリング形冷凍機の概要構成、
ならびにその作動の態様を第２図ないし第５図に示す。

すなわち、これらの各図において、スプリットスターリ
ング形冷凍機は、図示省略した駆動装置としての電動機
により、クランク機構などを介して駆動されるピストン
１２およびそのシリンダ１３からなる往復動形のコンプ
レッサ部１１と、ハウジング１８内で往復動自在な円筒
状の移動体１５を備えたコールドフィンガ部１４とを有
している。

そして前記コンプレッサ部１１のピストン１２は。

シリンダ１３内で往復駆動され、ヘリウムなどの冷媒ガ
スを加圧して、シリンダ室１７内にサインカーブによる
曲線状をした圧力変動を生じさせ、この圧力変動を連通
パイプ１８から、前記コールドフィンガ部１４内に伝達
させる。

また前記前記コールドフィンガ部１４の移動体１５は、
ハウジングｌＢ内での後述する自由な往復移動により、
同ハウジング１Ｂ内の上部に形成されて。

前記連通パイプ！８からの圧力変動を受入れる温部室！
８と、下部に形成される冷部室２０との容積を変え得る
ようになっている。

さらに前記移動体１５の円筒内部には１円筒状のマトリ
ックスを構成するようにして、細かいメツシュの数百側
の金属製スクリーンディスクを積重ねてなる蓄熱式熱交
換器２１が設けられており、前記圧力変動されたヘリウ
ムは、この熱交換器２１内を通って、温部室１９と冷部
室２０との間で自由に流通されると共に、移動体１５の
上端ピストン部材２２は、前記ハウジング１Ｂの上部に
形成されるガススプリング室２３内に延長されている。

こ−でこの装置構成において、加圧された冷媒ガスは、
二つの相互に分離された作動容積を含むものとして示さ
れる。すなわち、第１のガス作動容積は、シリンダ１３
内のガス、連結パイプ１Ｂ内のガス、温部室１８内のガ
ス、冷部室２０内のガス、および熱交換器２１内のガス
を含んでおり、また第２のガス作動容積は、スプリング
室２３内のガスを含んでいる。そしてこれらの両者間は
、前記ピストン部材２２を取囲むピストンシール２４に
よってシールされており、なお別にピストン１２および
移動体１５にも、それぞれにシール２５および２Ｂを施
しである。

しかして、このように構成した従来例装置は、以下のよ
うに作動される。

すなわち、第２図に示すサイクルにおいて、移動体１５
は、コールドフィンガ部１４の冷部室２０側に下降して
おり、コンプレッサ部１１での下降圧縮゛行程にあるピ
ストン１２は、シリンダ室１７内のガスを圧縮しつ−あ
って、同室１７内の圧力を最低圧力から最高圧力まで上
昇させ、そしてこのことはシリンダ室１７内のガス温度
を上昇させることを意味しており、またこのときスプリ
ング室２３内のガス圧力は、前記シリンダ室１７内での
最低から最高までの圧力レベル間のあるレベルで安定さ
せられている。

従ってこの状態で、前記シリンダ室１７内でのガスが所
定の圧力に達すると、移動体！５のシール２Ｂおよびピ
ストン部材２２のシール２４での、それぞれの摩擦抵抗
に打ち勝って、ピストン部材２２を含む移動体１５が、
第３図の位置まで急速に上昇し、この移動体１５の作動
によって、はＣ周囲温度の高圧の作動ガスが、強制的に
温部室１８から熱交換器２１内を通過して冷部室２０に
導入され、熱交換器２１はこの通過する加圧ガスの熱を
吸収して、その温度が低下されることになる。

続いて、第４図に示すサイクルにおいて、コンプレッサ
ｓｌＬでの上昇膨張行程に移行したピストン１２は、シ
リンダ室１７内を膨張させ、この膨張作用に伴なって冷
部室２θ内の高圧ガスがより一層冷却されるもので、こ
の冷却作用が、熱交換器２１におけるところの、その全
長に亘った２００’に以上の温度勾配を維持する冷凍作
用の発生源となるのである。

そしてこ−でもまた、前記ピストン１２の膨張行程での
所定の時点で、シリンダ室１７内のガス圧力がスプリン
グ室２３内のガス圧力以下に低下し、その差圧がシール
２８　、２４の摩擦抵抗に打ち勝つと、今度はピストン
部材２２を含む移動体１５が第５図の位置に下降され、
冷部室２０内の冷却されたガスが熱交換器２１内を通過
して、この熱交換器２１内の熱を取出すように強制され
るのである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、このような従来例構成によるスターリン
グ形冷凍機においては、コンプレッサ部１１のピストン
１２を往復作動させるところの、駆動装置で使用される
潤滑油が、このピストン１２ノ部分を経てシリンダ室１
７内に漏洩し、さらに連通パイプ１８からコールドフィ
ンガ部１４内に至って、蓄熱式熱交換器２１内に堆積さ
れ、この熱交換器２１の能力を大幅に低下させて了うと
いう問題点があった。

従ってこの発明の目的とするところは、駆動装置に用い
る潤滑油の、シリンダ室内側への漏洩を防止して、常時
、所定の冷凍能力を発揮し得るように改善したスターリ
ング形冷凍機を提供することである。

〔問題点を解決するための手段〕

前記目的を達成するために、この発明に係るスターリン
グ形冷凍機は、シリンダ内でのピストンの往復作動を妨
げないようにして、駆動装置側でのシリンダ内壁部分と
ピストン部分との間を、伸縮自在なベローズにより結合
させて、これらの相互を分離させたものである。

〔作　　　用〕

この発明では、駆動装置側に片寄ったシリンダ内壁部分
とピストン部分間に伸縮自在なベローズを介在させたの
で、このベローズにより駆動装置側とシリンダ室内側と
を完全に分離できて、駆動装置側からシリンダ室内側、
ひいてはたコールドフィンガ部内側への潤滑油の漏洩を
確実に防止し得るのである。

〔実　施　例〕

以下、この発明に係るスターリング形冷凍機の一実施例
につき、第１図を参照して詳細に説明する。

第１図はこの実施例を適用した冷凍機の要部構成を示す
縦断面図である。この第１図実施例装置において前記第
２図ないし第５図従来例装置と同一符号は同一または相
当部分を示しており、また符号２７は前記コンプレッサ
部１１に連接されるピストン駆動室、２８は電動機２Ｂ
によりこの駆動室２７内でピストン１２を駆動するクラ
ンク機構、３０はこのクランク機構２８を潤滑させるた
めに駆動室２７内に貯溜されている潤滑油、３１は前記
シリンダ１３の駆動室２７側に近付けた内壁面２７ａと
、ピストン１２の駆動室２７側に面した非作動面１２ａ
との間を結合する伸縮自在なベローズである。

しかして、この実施例構成の場合にあっても、運転開始
と共に電動機２８により、クランク機構２８を介してコ
ンプレッサ部１１のピストン１２を、シリンダ１３内で
往復作動させると、この作動に伴なって前記コールドフ
ィンガ部１４の移動体１５が協動され、前記従来例で述
べたのと全く同様にして、直ちに本来の冷凍作用が生起
される。

そしてこの運転に際しては、クランク機構２８に潤滑油
３０を適宜供給させて、作動の潤滑を行なわせるように
しており、潤滑油３０に加えられる撹拌作用によって駆
動室２７内には、潤滑剤粒子、あるいは蒸気を含む作動
ガスが存在し、またシリンダ室１７側には冷媒ガスが存
在して、従来の場合、たとえ相当優秀なシール手段を施
してあったとしても、これらの両ガスが混合されて了い
、幾許かの潤滑油がコール−フィンガ部１４内に侵入し
て、前記したように、冷凍性能の低下を招くものであっ
たが、この実施例の場合、ピストン１２とシリンダ１３
との間に伸縮自在なベローズ３１を介在させであるため
に、駆動室２７側とシリンダ室１７側とが完全に分離さ
れて両ガスの混合を確実に防止でき、のって冷媒ガス中
への潤滑油の混入を原因とする冷凍性能の低下を回避し
得るのである。

なお、前記実施例構成においては、ピストンの駆動装置
として電動機を用いる場合について述べたが、例えばピ
ストンを電磁的に励振駆動させる装置であってもよく、
またスプリットスターリング形冷凍機について述べたが
、必ずしもスプリット形に限られず、コンプレッサ部と
コールドフィンガ部とを一体結合した一体形のスターリ
ング形冷凍機に対しても適用できて、同様の作用効果を
得られることは勿論である。

〔発明の効果〕

以上詳述したようにこの発明によれば、スターリング形
冷凍機にあって、シリンダ内壁部分とピストン部分間に
、シリンダ内でのピストンの往復作動を妨げないように
して、伸縮自在なベローズを介在させたので、このベロ
ーズにより駆動装置側とシリンダ室内側とが完全に分離
され、駆動装置側からシリンダ室内側、ひいてはたコー
ルドフィンガ部内側への潤滑油の漏洩を確実に防止でき
て、コールドフィンガ部、ひいては蓄熱式熱交換機内へ
の潤滑油の侵入に基ずく冷凍性能の低下を阻止でき、装
置の耐用性を効果的かつ大幅に向上し得るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例をスブリットスタ−リング
形冷凍機に適用した場合の要部構成を示す縦断面図であ
り、また第２図ないし第５図は同と冷凍機の従来例によ
る概要構成、ならびにその作動の態様を順次に示す説明
図である。 １１・・・・コンプレッサ部、　１２・・・・ピストン
、１３・・・・シリンダ、！７・・・・シリンダ室、２
７・・・・ピストン駆動室、２８・・・・クランク機構
、２９・・・・電動機。 １Ｂ・・・・連通バイブ、　３０・・・・潤滑油、３１
・・・・ベローズ。 １４・・・・コールドフィンガ部、１５・・・・作動体
、１８・・・・ハウジング、１９・・・・温部室、２０
・・・・冷部室、２１・・・・熱交換器、２２・・・・
ピストン部、２３・・・・ガススプリング室。 代理人　　大　　岩　　増　　雄 第１図 １１：コ〉フ９レッ？考ア １２：ヒ９スＹン ３Ｃべ″ロー六°゛ 手続補正書（自発） ６佑１１１９ 昭和　　　　　月　　日 １、事件の表示　　　特願昭　６０−９４８３２号２、
発明の名称 スターリング形冷凍機 ３、補正をする者 名　称　　（６０１）三菱電機株式会社代表者　志　岐
　守　哉 ４、代理人 住　所　　　　東京都千代田区丸の内二丁目２番３号５
、補正の対象 ７、補正の内容 （１）明細書５頁１０行の「この温度」を「冷媒ガスの
温度」と補正する。 （２）同７頁１５行の「ひいてはた」を「ひいては」と
補正する。 （３）第１図を添付図面の通り補正する。 以　　　上 第１図 １１ニコ〉フ２レッ＋ｊ″考ア １２：ヒ０ストン ２９：宅劾敷。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 電動機などの駆動装置により、シリンダ内でクランク機
   構などを介して往復駆動されるピストンを配したコンプ
   レッサ部と、ハウジング内で往復動自在にされ、かつ内
   部に蓄熱式熱交換器を有する移動体を配したコールドフ
   ィンガ部とを備え、コンプレッサ部の冷媒ガスの圧力変
   動を、適宜コールドフィンガ部に伝達し得るように構成
   したスターリング形冷凍機において、前記シリンダ内で
   のピストンの往復作動を妨げないように、駆動装置側で
   のシリンダ内壁部分とピストン部分との間を、伸縮自在
   なベローズにより結合させたことを特徴とするスターリ
   ング形冷凍機。